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OpenModelica介绍

Modelica语言是一种统一的面向对象的物理系统建模语言，因此能够对多领域的复杂电路系统进行建模。它的非因果建模的特点，使得Modelica模型能够被重用，将典型电路拓扑的Modelica模型作为基本元件，通过层次化建模来搭建复杂物理系统的模型，能够有效提高平台的建模能力。

OpenModelica建模仿真软件提供Modelica代码的编辑、编译、调试和后处理功能。如图1-1所示，本文将其分解为多个组件，包括Modelica编辑器、Eclipse编辑浏览插件、DrModelica笔记本模型编辑器、Modelica会话管理器、Modelica编译器、执行模块和Modelica调试器，多个组件之间相互联系，图中的实线代表数据和命令的传递方向。

图1-1OpenModelica建模仿真系统组成

Modelica编辑器是OpenModelica建模仿真软件的上层组件，为用户提供OpenModelica建模仿真软件的程序操作接口和相应的逻辑处理。具体功能包括Modelica模型的访问功能，显示和编辑功能，以及模型的仿真和仿真结果的显示功能。

Eclipse编辑浏览插件是OpenModelica建模仿真软件的上层组件，它提供文件和类的层次化浏览和文本编辑功能，一些语法高亮显示等辅助功能也包含在内。

Eclipse的框架具有很大优势，便于OpenModelica软件的扩展。在构建Modelica自动化建模仿真平台前，需要利用Eclipse编辑浏览插件对OpenModelica源程序进行编译。

DrModelica笔记本模型编辑器也是OpenModelica建模仿真软件的上层子组件，它是一个简单的笔记编辑器，提供DrModelica教程的基本编辑功能，教程为层次化的文本文档，每个基本单元都包含普通的文本，图表和Modelica模型，这些模型都可以进行仿真。在OpenModelica建模仿真软件中，为用户提供详细的软件教程。

Modelica编译器是OpenModelica建模仿真软件的底层组件，包括Modelica编译器和调试器。它的功能是将Modelica源代码翻译成为对应的C语言代码，并通过C语言编译器生成可执行程序。Modelica编译器的编译流程如图1-2所示。

图1-2Modelica编译器的编译流程

第一步，将Modelica源代码(一般为.mo文件，即Modelica模型文件)输入到Modelica编译器；第二步通过Modelica编译器中的翻译器子模块将输入的Modelica模型进行平坦化处理，即将模型中的变量，常量和继承部分都实例化成为可以独立运行的模型代码，得到个平坦化模型；第三步，将平坦化的模型输入分析器子模块，对模型中的数学表达式进行排序；第四步，通过优化器子模块，将模型中的数学表达式进行简化，提高求解效率；第五步，调用代码生成器模块，将经过以上处理的Modelica代码转化成.c文件；第六步，通过调用C语言编译器将.c文件转化成对应的可执行文件(.exe文件)。执行模块也是OpenModelica建模仿真软件的底层组件，它为可执行文件创建线程，通过运行线程实现模型的求解和仿真，输出仿真结果文件(.mat文件)。Modelica会话管理器连接OpenModelica建模仿真软件的上层组件和底层组件，主要功能是实现上层子组件与底层子组件之间的数据交互和功能调用。具体包括分析、翻译命令和解释字符串，实现Modelica模型的编辑、编译、仿真等功能。例如，当上层组件需要调用底层组件的功能时，Modelica会话管理器负责根据上层组件的命令编辑请求信息，并发送给底层，然后取回底层组件的执行结果。

执行流程

OpenModelica建模仿真软件是对Modelica语言进行建模和仿真的集成开发环境，软件的各个组件均服务于建模和仿真功能，因此围绕OpenModelica建模仿真流程展开对软件的研究，能够掌握OpenModelica在实现Modelica语言的编辑、编译和后处理过程中的数据流和逻辑处理。OpenModelica建模仿真数据流图如图2-1。

图2-1OpenModelica建模仿真数据流图

在OpenModelica建模仿真软件中进行Modelica语言建模和模型仿真。在运行OpenModelica建模仿真软件后，生成人机交互界面，包括生成Modelica模型库的索引列表，实例化Modelica图形编辑器和Modelica文本编辑器