Replace Python numerical kernels with native C execution
This commit is contained in:
ljz committed
1 parent
48da6be21c
commit
3b38f73fe0
227 files changed
+16801
-75499
No files matched your search
@@ -0,0 +1,66 @@
|
||||
# C 内核第一版实施计划与记录
|
||||
|
||||
> 本文记录迁移当时的阶段结果；Python 参考实现已于 2026-09-10 退役，当前入口与保留范围见 [退役记录](Python数值实现退役记录.md)。
|
||||
|
||||
2026-09-09。状态：第一版已完成并验证；尚未将全组件库切换为原生默认后端。
|
||||
|
||||
## 分步计划
|
||||
|
||||
| 顺序 | 工作 | 第一版交付 | 状态 |
|
||||
| --- | --- | --- | --- |
|
||||
| 1 | 冻结边界与模型合同 | skill-test 的组件能力表、输入与运行设置、共同 XML 前端 | 已完成 |
|
||||
| 2 | 开发 C 组件内核与模型编译器 | 由 XML 拓扑生成状态、端口、计算顺序及系统 C 源码；不依赖固定组件编号 | 已完成 |
|
||||
| 3 | 接入原生积分执行 | 独立 EXE，RK45 与 CVODE BDF；进度、取消、错误、结果和编译缓存 | 已完成 |
|
||||
| 4 | 接入 Python 并精简重复代码 | 统一后端分派；保留模型定义、有效的 Python 参考与兼容路径，移除被替代的重复入口逻辑 | 已完成 |
|
||||
| 5 | 验证第一版 | 同状态 Python/C 方程对照、拓扑通用性、API 回归、skill-test 完整求解与计时 | 已完成 |
|
||||
|
||||
## 本版范围
|
||||
|
||||
- 首批覆盖 skill-test 使用的 12 类组件：氦气介质、PNCH023、PNCH012、PNVO001、PNPL01、STEP0、UD00、FORC、PNRP17、MECMAS21、F000、LSTP00A。具体支持的参数模式由编译器检查，不将组件类型覆盖误报为所有模式覆盖。
|
||||
- Python 负责 XML 校验、网络检查、代码生成、编译缓存与任务管理；生成程序中的物性、流量、机械、积分与事件处理不回调 Python。
|
||||
- 用户要求本轮不调整雅可比：现有 Python 雅可比、着色与切向代码保持不变；原生 BDF 使用本机 SUNDIALS 7.4.0 默认稠密数值雅可比，不添加自定义雅可比或矩阵优化。
|
||||
- `test/skill-test.json` 是前次 RK45 / maxStep=0.001 s 测试副本；下载原件是 BDF / maxStep=0.02 s。本轮分别标注两组设置，不混用时间；仿真均为 0–10 s，仅数值验证，无绘图。
|
||||
- C 组件从现有 Python 方程及已验证的 C 原型迁移，核对单位、符号、事件和模式；不直接复制原型中的固定模型连接或编号。
|
||||
- 本版能力以显式后端开关启用。不支持的模型在积分开始前给出明确诊断；默认 Python 路径继续服务尚未迁移的组件。
|
||||
|
||||
## 后续版本
|
||||
|
||||
1. 扩大到管路、分支节点、更多物性和摩擦/接触模式；增加通用代数环执行。
|
||||
2. 完善参数与结构分离缓存、跨平台发布和更大模型验收。
|
||||
3. 用户另行授权后开展雅可比、稀疏矩阵和局部导数优化。
|
||||
|
||||
## 实施结果
|
||||
|
||||
### 代码与精简内容
|
||||
|
||||
- 新增 `app/simulation/native_codegen/`：JSON/XML 输入适配、能力检查、模型 C 生成、构建缓存、隔离运行与 CLI。
|
||||
- 新增 `native/components/`、`native/runtime/`、`native/include/`：物性/阀流量/信号/接触/端挡原语，RK45 与 CVODE BDF，事件、采样和结果输出。
|
||||
- `app/main.py` 改为共用后端分派，移除入口内重复的求解器配置与 Python 系统构造。
|
||||
- 将通用结果和准备错误合同从 `generic.py` 抽到 `results.py`，C 结果适配不再为获取数据类型而导入整个 Python 求解系统；原模块保留导入兼容性。
|
||||
- 活动跟踪器增加原生汇总进度接口，直接接收真实 RHS/接受步计数，避免每次 C 求值都回调 Python。
|
||||
- Python 组件定义、仍在使用的示例 API 和参考求解器继续保留；没有把被其他模型调用的代码误判为无用代码删除。
|
||||
- 现有 Python 雅可比、着色、切向和矩阵求解逻辑未修改。
|
||||
|
||||
### 验证
|
||||
|
||||
执行 `python -m unittest tests.test_native_codegen tests.test_generic_system_xml_simulation tests.test_system_xml_v3 -q`，33 项测试全部通过。覆盖组件方程、逆向流、端挡试探、组件重命名/重排、增加独立支路、缓存、移除 Python PATH 后独立运行 EXE、取消、XML API 和既有 Python 路径。
|
||||
|
||||
当前 Python 的完整 0–10 s RK45 对照已重跑；175 个变量、502 个时间点及求值次数、接受步、事件数全部与 C 对应，序列比较采用 `rtol=1e-9, atol=1e-9`。所有样本有限、系统质量守恒检查通过。
|
||||
|
||||
首轮通用接口测试中的毫秒级心跳用例曾出现一次 Windows 时序波动；独立复核通过，最终上述完整 33 项测试也通过。未修改生产心跳行为或放宽断言。
|
||||
|
||||
### skill-test 求解时间
|
||||
|
||||
同机、预热一次后测三次取中位数，关闭轨迹采样与绘图；初始化、编译、结果投影和文件写入不计入求解时间。
|
||||
|
||||
| 配置 | 最大步长 | rtol | 求解中位时间 | RHS 次数 |
|
||||
| --- | --- | --- | ---: | ---: |
|
||||
| 原生 RK45 | 0.001 s | 1e-6 | 0.2947735 s | 60,200 |
|
||||
| 原生 CVODE BDF | 0.02 s | 1e-6 | 0.0222788 s | 3,915 |
|
||||
| 原生 CVODE BDF，收紧精度检查 | 0.02 s | 1e-8 | 0.0152101 s | 3,097 |
|
||||
|
||||
BDF 默认设置相对更细 RK45 参考的最大压力偏差约 2.38 kPa、温度偏差 0.0863 K、位移偏差 2.04e-7 m；收紧到 `rtol=1e-8` 后分别降至约 3.09 Pa、2.83e-5 K、1.72e-8 m。本例收紧误差限同时减少了求值/拒绝步，不能据此推广“越严格越快”。
|
||||
|
||||
第一版尚未声称覆盖全部物理模式或与 Amesim 所有曲线一致。BDF 使用另一种积分实现，不能把它的耗时与 Python RK45 相除后归因于语言。
|
||||
|
||||
使用说明见 [native/README.md](../../native/README.md)，完整证据见 [第一版测试报告](../../test/native-v1/report.md)。
|
||||
@@ -0,0 +1,63 @@
|
||||
# C 内核组件库覆盖记录
|
||||
|
||||
> 本文记录迁移当时的阶段结果；Python 参考实现已于 2026-09-10 退役，当前入口与保留范围见 [退役记录](Python数值实现退役记录.md)。
|
||||
|
||||
日期：2026-09-10。范围是当前注册表中的全部模型：Amesim 库 22 类，实验库 5 类。这里的“覆盖”指项目现有模型方程有对应的 C 实现，不代表复刻完整 Siemens 元件库，也不代表任意拓扑、任意刚性模型均能快速求解。
|
||||
|
||||
## 实施步骤
|
||||
|
||||
1. 核对注册表、模型版本、全部活动端口、状态与结果变量，建立显式 C 合同白名单。
|
||||
2. 补充空气物性、阀模式、管路、节点、换热、摩擦与反弹限位的 C 公式。
|
||||
3. 扩展系统 C 生成：压力分组、串联阻力闭合、焓传播、常系数力/流量约束消元、刚性质量合并、兼容管路容腔状态投影。
|
||||
4. 对照 Python 的状态导数和全部结果变量，执行 RK45/BDF 事件回归及实际 JSON 测试。
|
||||
|
||||
四步已经落实到代码。完整运行中的超时限制单独记录，不作为通过项。
|
||||
|
||||
## 组件清单
|
||||
|
||||
| 类别 | 已覆盖模型 | 主要补充 |
|
||||
| --- | --- | --- |
|
||||
| 介质，2 类 | Ideal Air Medium、Helium Medium | 编译期选择空气理想气体或氦气 Peng–Robinson C 物性；包括能量反解、密度、等熵因子和黏度。 |
|
||||
| 气动边界，1 类 | PNPL01 | 零流量、连接侧焓传播。 |
|
||||
| 信号，2 类 | STEP0、UD00 | 跳变、分段斜坡、循环与事件分段；纯信号模型也可运行。 |
|
||||
| 机械，6 类 | F000、FORC、MECMAS21、LSTP00A、LMECHN1、PNRP17 | 力/速度/位移约束、可变端口节点、刚性质量合并、活塞容积与压力力。 |
|
||||
| 气腔，2 类 | PNCH023、PNCH012 | 固定/可变容积、质量与内能守恒、换热与边界功。 |
|
||||
| 阀，3 类 | PNOR001、PNVO001 Fixed、PNVO001 Signal | 面积/Cv/Kv 模式、限幅开度、正反向流动、近等压平滑及诊断。 |
|
||||
| 管路，4 类 | PNL00R、PNL0001、PNL0002、PNL0003 | 无储能/单容腔/双容腔、摩阻与层流过渡、换热、流动诊断、兼容容腔合并。 |
|
||||
| 气动节点，2 类 | PN3NODE2、P4NODE2 | 等压与质量守恒，端口 2 温度参考、平滑能量分配。 |
|
||||
| 实验组件，5 类 | Cylinder、Tank、ResistivePipe、Orifice、Tee | 储能、Darcy 阻力、孔口和混合节点。 |
|
||||
|
||||
模型版本逐项固定于 `app/simulation/native_codegen/contracts.py`。回归检查注册表与此表完全一致；新增模型、未移植的版本和自定义子类会明确拒绝，不会因继承了一个 Python 类就被视为已移植。
|
||||
|
||||
## 参数模式与物理范围
|
||||
|
||||
- MECMAS21：`stoptype=1/2/3/4`，塑性、柔性、反弹及无限位；黏性摩擦、库仑摩擦和风阻使用现有方程。反弹使用 `restcoeff`/`restdvel`，刚性组冲击按活动端挡的最小反弹系数处理，塑性端挡优先。
|
||||
- LSTP00A：接受 `stiffmode=1/2` 和两种 `discContactOption`。当前 Python 的接触力始终使用 `kcont`、`rcont`、`Pdis`，C 保持一致。几何模式参数目前未生成另一套刚度公式。
|
||||
- 当前 Python 中 MECMAS21 的 `theta`、`fstick`、`strib`、`frictionType` 等参数没有对应的额外动力学分支，C 沿用其实际行为；不能把接受这些参数解释为已增加重力斜面、静摩擦锁止或完整 Stribeck 模型。
|
||||
- 管路继续沿用当前 Python 的公式：PNL0003 是 Darcy 压降反解；PNL00R/0001/0002 是已有的可压缩摩擦流及过渡拟合。未更换为另一套 Amesim 库公式。
|
||||
|
||||
## 系统生成与运行
|
||||
|
||||
Python 读取/校验 XML、创建模型对象、整理连接与常量并生成 C。质量/内能初值也在预处理阶段计算。EXE 内执行物性反解、流量/焓闭合、机械力计算、状态导数、积分、事件定位和采样，不调用 Python 方程。
|
||||
|
||||
保留原来针对简单储能拓扑的紧凑生成路径；新增 `extended.py` 覆盖完整目录及扩展连接。两条路径都是 C。编译器不使用 Python 数值后端作为隐式备用。
|
||||
|
||||
兼容的 PNL0001/PNL0003 固定容腔可直接连接：初始压力/温度需一致，同组质量与内能按体积投影，导数按体积分配。独立气腔之间的无阻力直连仍按项目既有规则拒绝；无压力锚点、欠定机械约束及无法收敛的闭合也明确报错。
|
||||
|
||||
积分器仍为原生 RK45、CVODE BDF；没有修改 ODE 雅可比、稀疏性或线性求解策略。C 网络中的常系数连接消元属于系统组装。扩展编译器上限为 1024 状态、16384 输出；平台仍为 Windows x64。
|
||||
|
||||
## 验证及重要限制
|
||||
|
||||
回归入口：
|
||||
|
||||
```powershell
|
||||
.venv-win/Scripts/python.exe -m unittest tests.test_native_catalog tests.test_native_codegen tests.test_simulation_warmup -v
|
||||
```
|
||||
|
||||
27 项回归通过，包含空气/氦气、正反向流动、阀参数模式、管路换热/光滑壁、节点、串联阻力、兼容管路容腔、机械摩擦/柔性限位、接触和信号。状态导数及输出对照容限为 `rtol=2e-8, atol=2e-7`，原 skill fixture 的更严格对照仍保留。RK45/BDF 均验证了反弹解析解和纯信号运行。另补充四个质量块刚性相连的解析校验：总质量 10 kg、外力 30 N，C 得到共享加速度 3 m/s²；该测试通过。
|
||||
|
||||
实际 JSON、运行日志与报告存于 `test/native-catalog/`。最终构建的 `skill-test` 完成 10 s 仿真，RK45、最大步长 0.001 s、rtol=1e-7；预热后一次求解计时为 0.322429 s，进程墙钟 0.743252 s。它是功能回归期间的单次记录，不是严格性能基准。`test-mql-8` 的 132 个状态导数、1784 个输出量在初始、信号变化及保存的瞬态状态上与 Python 对照通过。
|
||||
|
||||
**test-mql-8 的完整 BDF 运行未通过**：`rtol=1e-7`、最大步长 0.02 s、60 s 求解超时，推进至约 0.0153307 s；记录为受控超时，不是完成 10 s 的耗时。当前 CVODE 多次重建默认数值雅可比，属于仍需处理的完整系统求解性能问题。本次保留用户要求的雅可比策略，不用降低刚度、放宽误差或更换物理方程来掩盖它。之前固定模型的 C BDF/NDF 程序与当前通用 CVODE 是不同求解实现，其既有完成时间不能直接套用到这里。
|
||||
|
||||
Python 参考方程暂保留以支撑这些数值对照，且模型描述、公共配置、XML/API 与旧示例仍有依赖。组件 C 覆盖完成并不等于可以整目录删除 Python。
|
||||
@@ -2,6 +2,7 @@
|
||||
|
||||
> 文档状态：待评审实施方案
|
||||
> 建立日期：2026-09-02
|
||||
> 补充日期：2026-09-09；第 10 节结合最新实测，细化 XML → 系统专用 C → 原生 EXE 路线。前九节保留原阶段方案与历史评估；本次仅补充设计，未完成生产内核替换。
|
||||
> 适用分支：`model-development`
|
||||
> 关联文档：[求解器性能优化任务清单](求解器性能优化任务清单.md)、[后端求解逻辑与效率优化调研](后端求解逻辑与效率优化调研.md)
|
||||
> 范围：后端数值执行内核；不包含前端重写，也不主张把整个 Python 后端改写为 C
|
||||
@@ -404,3 +405,137 @@ Numba 可以在完整数组 IR 后用于 1–2 周的架构验证，但不作为
|
||||
6. 评审通过后，再建立最小 C ABI 和纵向切片。
|
||||
|
||||
第一批的退出条件不是“已经写了多少 C”，而是：当前基准可信、同一计算能被无回调 IR 完整表达、差异能定位到具体阶段和槽位。只有达到这个条件，后续 C 工作才具有可预测的收益和可控的回滚成本。
|
||||
|
||||
## 10. 2026-09-09 补充：XML 自动生成系统专用 C / EXE
|
||||
|
||||
### 10.1 新证据与本次目标
|
||||
|
||||
用户本次希望解析 XML 后，自动生成对应系统的 C 求解程序。建议把“模型专用代码生成 + 原生积分运行”作为目标架构；开发时仍保留“相同输入逐阶段比较”和“相同 SciPy 积分器仅替换完整 RHS/Jacobian”的诊断阶段，用来分别测量执行语言与积分算法的影响。后者是验证手段，不是最终交付边界。
|
||||
|
||||
最新证据不能把速度差异全部归因于 Python：
|
||||
|
||||
- 先前特定模型的完整 C EXE 求解仍约 44.82 s；C 剖析中模型求值占 97.07%，雅可比构造占 87.17%。雅可比包含模型求值，两项不能相加。
|
||||
- 该 C 版本采用 132 状态的逐列差分，每次雅可比约需 133 次完整 RHS，累计 124,089 次。这个结论针对测试 C 实现；当前 Python 引擎已经有稀疏结构、着色和部分半解析路径，不能把它也描述成始终采用全稠密差分。
|
||||
- Amesim 仅关闭 optimized solver，进程 CPU 从 2.890625 s 增至 13.890625 s，结果文件字节、函数/雅可比计数、成功步数均相同。这证明执行优化层本身很重要，但没有揭示其专有优化实现。
|
||||
- C 管流中的固定次数二分及频繁未收敛退出是已知热点，不能作为成熟组件内核直接复制到生产生成器。
|
||||
|
||||
依据：[C 剖析报告](../../test/native-mql8-profile/performance-analysis.md)、[Amesim 优化开关对照](../../test/native-mql8-profile/amesim-optimizer-comparison.json)。这是特定模型对照，不是受控的生产 Python/C 语言收益测量，也不保证新引擎达到 Amesim 的速度。
|
||||
|
||||
### 10.2 最终执行边界
|
||||
|
||||
```text
|
||||
网页导出 System XML
|
||||
→ Python：协议校验、组件版本/参数/连接校验
|
||||
→ ModelIR：方程/可信组件原语、连续状态、代数变量、事件、依赖
|
||||
→ 结构编译：合并等价变量、确定计算顺序、划分代数环、生成稀疏结构
|
||||
→ C emitter：model.c + model.h + manifest.json
|
||||
→ 编译并链接：组件 C 库 + 原生积分运行库
|
||||
→ 独立 native worker / 模型 EXE：完成初始化、积分、事件、数值采样
|
||||
→ Python：读取结果、任务状态、现有 API 编码
|
||||
```
|
||||
|
||||
编译和 EXE 均在后端机器执行。Python 可以继续完成低频管理工作；一次积分中的 RHS、代数闭合、物性、Jacobian、Newton 和事件处理全部留在原生进程，不能在每次求值时回调 Python。
|
||||
|
||||
首个交付可生成模型专用 EXE，便于独立运行、复现和隔离崩溃。之后如实测编译或启动成本成为问题，再用通用 worker 加载缓存模型 DLL；DLL 同样加载在隔离进程中。原生运行时与组件库预先编译，每个新拓扑只生成和编译模型装配部分。
|
||||
|
||||
### 10.3 XML 不包含完整方程，必须建立 C 组件库
|
||||
|
||||
现行 XML 保存组件类型、版本、参数和连接，不包含各组件的物理公式。自动编译依赖一份可信映射：
|
||||
|
||||
```text
|
||||
(model_type, model_version, 支持的结构选项)
|
||||
→ 参数校验 + 状态/端口布局 + 方程或 C kernel + 局部导数 + 事件/reset
|
||||
```
|
||||
|
||||
`app/simulation/registry.py` 的注册定义可以继续作为编译前端的数据来源，逐个增加原生能力描述。普通公式可用受限表达式 IR 表达，同时生成数值计算和导数；复杂物性与非线性管流使用经过验证的手写 C 原语，并声明完整输入输出及导数合同。不要依赖自动翻译任意 Python 类。
|
||||
|
||||
例如“气室 A—管道—气室 B”编译后固定为状态和参数数组下标：求两边物性、算这根管道的流量、按端口方向累加质量/能量导数。运行时不再寻找组件对象、端口名称或连接边。系统专用代码可以直接调用 `pipe_kernel(...)`，无需把物性库和积分器源码重复展开进每一个模型。
|
||||
|
||||
现有 `EquationResidual` 保存变量名称及已经计算出的 `value`，并没有保存完整公式表达式；`causal_ir.py` 提供部分结构基础，但其执行绑定仍有 Python 回调。因此需要补齐完整数值 IR。当前 `app/simulation/ir/` 仅发现缓存文件，不能视为已有可维护的完整 IR 源码。
|
||||
|
||||
`test/native-mql8-bdf/generate_model.py` 是验证原型：仍限定特定阀动作、机械组件编号、部分参数和连接形式，并拒绝某些循环闭合。正式编译器应由拓扑和能力合同推导这些内容，不能直接把这份脚本改成 XML 读入便宣称通用。
|
||||
|
||||
### 10.4 编译器要提前完成的计算
|
||||
|
||||
| 编译工作 | 运行时收益或正确性要求 |
|
||||
| --- | --- |
|
||||
| 合并等压、等速度等别名变量；组装流量/力平衡 | 消除多余未知量，统一端口方向与 SI 单位 |
|
||||
| 对方程和未知量做匹配，将相互依赖部分划成小块 | 能顺序计算的直接计算，仅对真正代数环迭代；无法配平时定位到组件 |
|
||||
| 固定状态、代数变量、参数、工作区和输出下标 | 每次求值使用连续数组，避免字典、字符串查找和临时分配 |
|
||||
| 编译 stream 图及受温度影响的物理子网 | 保留现有无环传播和局部闭合能力，避免退回每轮全网重算 |
|
||||
| 计算各入口的依赖集合与所有支持模式的稀疏结构 | RHS、事件、Jacobian 和输出按需计算；求 RHS 不自动附带所有输出 |
|
||||
| 提取几何常量、公共表达式和物性状态包 | 参数不变的部分只初始化一次；相同精确输入下共享结果 |
|
||||
| 声明事件、离散模式、缓存失效和状态复位 | 阀门跳变、流向切换、接触不依赖碰巧足够小的积分步长 |
|
||||
|
||||
跨积分调用的缓存必须按输入和模式有效性管理，不能仅以时间为键；同一时间可能存在多个 Newton 试探状态或雅可比扰动。试探工作区与已接受状态分开，拒绝步与事件回退不得提交试探产生的模式或缓存。
|
||||
|
||||
### 10.5 积分库与代数环的选择
|
||||
|
||||
当前引擎在 RHS 内闭合代数变量，对外给出 ODE。第一版原生全流程建议使用 **SUNDIALS CVODE 的 BDF 模式**。CVODE 提供 C 接口、1–5 阶变阶变步长 BDF，以及稠密、带状、稀疏线性求解接口。它的 Adams/BDF 由调用方选择，不能将其描述成 Amesim/LSODA 那样自动切换两种方法。[CVODE 数学方法](https://sundials.readthedocs.io/en/latest/cvode/Mathematics_link.html)
|
||||
|
||||
生成器负责模型方程、结构和导数，成熟积分库负责步长/阶数、误差控制和求解器历史。不要为每份 XML 重新生成一套 BDF 算法。先锁定可复现的 SUNDIALS 版本、C 接口、构建工具和依赖；Windows 用原生 C 构建链产出 EXE，Linux 对应 ELF 程序。
|
||||
|
||||
稀疏矩阵可配合 KLU，但先提供正确稀疏 Jacobian，再根据模型规模比较稀疏与稠密线性代数；132 状态案例的 LU 仅占约 2.19%，只换 LU 库难以改变总体耗时。[CVODE 线性求解选择](https://sundials.readthedocs.io/en/latest/cvode/Mathematics_link.html)
|
||||
|
||||
如果某类代数环难以可靠消去，可另行建立 `F(t, y, ydot) = 0` 的 DAE 后端，评估 C 接口的 IDA。此时必须处理代数变量、一致初始化和系统指数；高指数约束不能直接交给 IDA 期待自动解决。[IDA 官方介绍](https://sundials.readthedocs.io/en/latest/ida/Introduction_link.html)
|
||||
|
||||
消去代数变量后，Jacobian 不能只拼接相邻组件的直接偏导。对
|
||||
|
||||
```text
|
||||
ydot = f(t, y, z)
|
||||
0 = g(t, y, z)
|
||||
```
|
||||
|
||||
在当前光滑分支、`g_z` 可逆时，需通过线性求解得到 `g_z * dz/dy = -g_y`，再组装 `J = f_y + f_z * dz/dy`，无需显式计算逆矩阵。这样才包含“状态变化 → 代数环重新平衡 → 导数变化”的影响。结构编译也要考虑此过程产生的新依赖。
|
||||
|
||||
第一版可用保守结构着色差分建立正确基线，再逐类增加局部解析导数或自动微分。旧实测的非零图和 27 色只是某次运行观察，不能直接当作全部流向/接触模式的可靠结构。迭代求解器的导数应针对其收敛方程，不宜把固定次数迭代轨迹直接当作物理方程导数。
|
||||
|
||||
### 10.6 项目接入点和生成产物
|
||||
|
||||
| 位置 | 具体接入方式 |
|
||||
| --- | --- |
|
||||
| `app/system_xml.py` | 复用现有校验和 `SystemXmlDocument`；补充明确的误差设置传递合同 |
|
||||
| `app/main.py:compile_system_xml_network` | 抽取共同的版本、参数、介质与连接规范化前端；避免 Python/C 分别解释模型 |
|
||||
| `app/simulation/solvers/causal_ir.py` 与现有分块/stream 计划 | 复用结构分析结果，转换为无 Python 回调的数值计划 |
|
||||
| 建议新增 `app/simulation/native_codegen/` | 完整数值 IR、组件原生能力注册、结构编译、C emitter、编译缓存 |
|
||||
| 建议新增 `native/runtime/`、`native/components/`、`native/include/` | CVODE 适配、代数求解、组件与物性原语、版本化 C ABI |
|
||||
| 建议新增 `app/simulation/backends/` | Python 与原生 worker 的统一运行接口、结果适配和诊断 |
|
||||
| `app/main.py:_run_system_xml_simulation_profiled` | 在现有任务/进度/取消接口内选择后端，保持结果变量标识和单位一致 |
|
||||
|
||||
每个模型的缓存目录建议包含：
|
||||
|
||||
```text
|
||||
<build-key>/
|
||||
model.c / model.h # 状态、端口布局和模型专用计算入口
|
||||
manifest.json # 来源、版本、布局、组件映射、支持能力、构建哈希
|
||||
model.exe # 链接原生运行库的可执行模型
|
||||
```
|
||||
|
||||
每次运行另建目录，保存数值参数、运行选项、结果和诊断。模型 ABI 至少区分 `initialize`、`rhs/residual`、`jacobian`、`roots`、`apply_event`、`outputs`，通用运行库提供 `run`。RHS 返回导数，事件函数返回零点函数值，输出函数只在需要物理投影时调用。每个运行拥有独立 context，禁止共享可变全局状态。
|
||||
|
||||
缓存键包括规范化拓扑、组件/介质实现版本、结构参数、IR/ABI 版本、精度、平台、编译器和编译选项。普通数值参数以数组传入，时长、容差、最大步长与输出间隔由运行选项传入；这些修改通常无需重新编译。改变端口数量、状态数量或方程分支结构的参数必须触发重新编译。若把某个普通参数特化进源码，也必须将其值纳入缓存键。
|
||||
|
||||
生成器只输出可信原语与合法数值，用户组件 ID 通过映射表定位，不作为任意 C 源码或编译命令片段。未支持的组件、模式或算法在编译/启动阶段明确报告；强制原生测试不得静默改用 Python。
|
||||
|
||||
### 10.7 精度、采样与性能口径
|
||||
|
||||
本次检查发现两个实际差异：
|
||||
|
||||
- 网页入口 `app/main.py` 的 `rtol` 当前写死为 `1e-6`；此前测试 C 为 `1e-7`。XML v3 尚无 `rtol/atol` 字段，应通过明确的协议演进同时更新 XSD、解析、导出和执行设置，不可只修改某一后端。
|
||||
- 当前 `tests/data/test-mql-8.xml` 仍为 `maxStep=0.001`，而此前 JSON 测试副本使用过 `1e30` 和 `0.02`。后续应由同一份规范化模型与独立运行配置驱动比较，不能用文件同名推断设置相同。
|
||||
|
||||
`rtol` 相同也不等于总体精度相同：需同时固定每类状态的 `atol`、单位/缩放、代数闭合容差、初始化及事件处理。首阶段保持状态定义和方程一致；改变质量/内能为压力/温度等状态形式属于单独的数值方案。
|
||||
|
||||
`sampleStep` 与内部积分步长分开：使用积分库的插值能力取得输出采样点，不为每个输出点重新启动求解器。已知不连续时刻仍要显式分段，状态事件要定位零点并执行复位/重启。`maxStep=1e30` 只放宽上限，不会使求解器忽略精度或事件自动迈大步。
|
||||
|
||||
主指标单列求解墙钟与求解 CPU；XML 解析、代码生成、冷编译、初始化、输出投影、文件写入和 HTTP 序列化分别计时。性能模式只计推进所需的求值与事件定位，不计绘图及额外结果投影；正确性模式另行采样曲线验证。积分器要求的初始 RHS/Jacobian 也计入求解工作量，避免从计时中漏掉。
|
||||
|
||||
### 10.8 推荐实施顺序
|
||||
|
||||
1. **冻结一份共同输入和运行配置。** 以 `test-mql-8.xml` 为首个完整目标，列出其全部组件类型/模式、公式与原生能力；对齐当前 Python、旧 C 原型和 Amesim 的参数、单位、状态与事件差异。
|
||||
2. **完成一条闭环支路的完整 IR 和 C kernel。** 以同一 `t/y/mode/parameters` 比较初始化、物性、闭合、RHS、Jacobian 与事件左右值；覆盖正常、反向流、近零压差和接触状态。
|
||||
3. **生成该支路的 C 并链接 CVODE，跑通独立 EXE。** 同时以“相同 SciPy + Python/C RHS”作为执行开销对照，分开判断 C 迁移收益与更换积分器的影响。
|
||||
4. **覆盖首个完整模型，并接入现有 API 的显式原生选项。** 将当前 Python 的结构消元、stream 局部执行、事务回滚和稀疏能力迁入；优先修复管流收敛与雅可比重复求值，再考虑低占比线性代数优化。
|
||||
5. **验证通用性和再逐步默认启用。** 用组件重命名、连线变化、不同支路数量、反向流和其他受支持参数模式证明生成器不依赖原测试拓扑；按现有物理验收合同检查 Amesim 投影、事件时刻和守恒残差。
|
||||
|
||||
首个交付应能由任意命名、符合已声明支持范围的 XML 稳定生成可运行 EXE，同时报告实际后端、求解器版本、模型/二进制哈希、计时及求值/迭代计数。本次文档没有执行这项迁移，也没有新增性能测试；提速倍率需待上述共同输入对照完成后报告。
|
||||
@@ -0,0 +1,26 @@
|
||||
# Python 数值实现退役记录（2026-09-10）
|
||||
|
||||
网页与 CLI 统一采用 C 数值内核。删除旧 Python 积分器及模型数值实现；Python 保留输入校验、模型元数据、C 生成、构建缓存、任务与结果管理。
|
||||
|
||||
## 删除与保留
|
||||
|
||||
- 删除 `app/simulation/solvers/`、`systems/generic.py`、Python 状态/物性求值、组件流量/受力/导数方法、物性缓存及对应的逐次物性计时。
|
||||
- 删除旧固定算例求解器、旧 Python 基准执行脚本和依赖它们的比较脚本；保留 Amesim 结果读取器与历史数值文件。
|
||||
- `config.py` 保存配置与进度，`sampling.py` 保存采样合法性检查，`results.py` 保存结果合同。
|
||||
- 组件 Python 文件保留参数、端口、显示、结果、方程结构以及几何预处理。方程结构声明不再包含运行时残差值。
|
||||
- 气体质量/能量初值由 C `native_medium_init()` 计算，兼容实验气瓶/贮箱原有初值定义。
|
||||
- 后端默认且仅支持 `native`；`native-c` 是别名，`python` 会明确报错。旧固定算例 HTTP 接口返回 410，统一 XML 接口继续使用。
|
||||
- 后端运行依赖移除 NumPy/SciPy。NumPy 仅用于回归断言，列在 `requirements-test.txt`。
|
||||
- C RK45/CVODE BDF 和既有雅可比策略保持不变。无时间信号机械模型的生成代码补充未使用参数声明，修复严格编译警告导致的构建失败。
|
||||
|
||||
## 回归依据
|
||||
|
||||
删除前从旧 Python 内核捕获 `tests/data/native-python-reference.json`：50 个网络、112 组状态的初值、导数和输出。覆盖空气/氦气、正反向流、换热、节点、串联阻力、管路容腔、机械模式、信号、重命名/重排及重复支路；删除后由生成的 EXE 对照冻结值，容差 `rtol=2e-8, atol=2e-7`。另有四质量块解析校验、反弹与纯信号 RK45/BDF、XML/任务取消和接口测试。
|
||||
|
||||
历史 Python MQL 基准的原始 XML/JSON 移到 `tests/baselines/simulation/test_mql_8/sources/`，保留原始哈希与仿真设置，不用新内核覆盖历史结果。当前 `tests/data/test-mql-8.json` 和 XML 同步采用已选择的最大步长 0.02 s。
|
||||
|
||||
`skill-test` 对应的 `tests/data/native-skill-test.xml` 完成 0–10 s：RK45、最大步长 0.001 s、rtol 1e-7、不记录轨迹。预热后单次纯求解 **0.381517 s**，60224 次导数求值、10022 个接受步、14 个拒绝步。该次同时进行其他回归工作，不作为新的性能优劣结论。
|
||||
|
||||
当前版本仍仅提供 Windows x64 原生构建。此前已发现大型 `test-mql-8` 的 CVODE BDF 完整仿真过慢；本次删除旧实现不解决该问题，不能据组件覆盖或短时测试宣称其长时仿真已通过。详见 [组件覆盖记录](C内核组件库覆盖记录.md)。
|
||||
|
||||
本地生成的 EXE、DLL、计时日志在 `/test/`，不提交编译产物。源码和冻结基准进入 Git，可重新生成。
|
||||
@@ -1,15 +1,15 @@
|
||||
# 组件模型建模规范 v1
|
||||
|
||||
状态：已在 `experimental` 临时组件库实施
|
||||
适用对象：人工开发者、代码生成工具和 AI 编程助手
|
||||
状态：2026-09-10 更新为 Python 声明、C 数值实现
|
||||
适用对象：人工开发者、代码生成工具和 AI 编程助手
|
||||
配套读取规范：[组件库分类、发现与读取规范 v1](component-library-spec-v1.md)
|
||||
|
||||
## 1. 文档目标
|
||||
|
||||
本文档规定一个 Python 仿真元件应如何创建、修改、测试和注册。完成后的模型必须
|
||||
本文档规定采用 Python 元数据与 C 数值内核的元件应如何创建、修改、测试和注册。完成后的模型必须
|
||||
同时满足四个使用方：
|
||||
|
||||
1. 求解器能够实例化模型并调用方程。
|
||||
1. C 编译器能够读取模型声明、生成系统代码并调用 C 方程。
|
||||
2. System XML 能够根据稳定类型找到模型。
|
||||
3. React Flow 能够自动显示图标、端口和参数。
|
||||
4. 结果页面能够根据结构化元数据展示变量。
|
||||
@@ -43,11 +43,7 @@
|
||||
|
||||
### 2.3 新增内部模型
|
||||
|
||||
仅供固定算例或研究代码使用、不进入前端目录的模型，不加入 `library.py`。这类模型
|
||||
应放在对应 `examples/` 或专用系统目录，不能与公开模型混放后依赖扫描规则排除。
|
||||
|
||||
当前示例是
|
||||
[`app/simulation/examples/testmodel/dynamic_pipe.py`](../../app/simulation/examples/testmodel/dynamic_pipe.py)。
|
||||
不进入前端目录的研究模型不加入 `library.py`。需要执行时仍应编写 C 内核并显式纳入编译器支持合同；不要恢复旧 Python 求解路径。
|
||||
|
||||
### 2.4 新增物理域
|
||||
|
||||
@@ -111,7 +107,6 @@ app/simulation/components/experimental/junctions/tee.py
|
||||
```python
|
||||
MODEL_TYPE = "example_component"
|
||||
MODEL_VERSION = "1.0.0"
|
||||
PRESSURE_FLOW_DEPENDS_ON_STREAM = False
|
||||
PORTS = (...)
|
||||
PARAMETERS = (...)
|
||||
RESULT_VARIABLES = (...)
|
||||
@@ -138,62 +133,11 @@ def create(
|
||||
|
||||
## 6. 基类选择
|
||||
|
||||
### 6.1 `AlgebraicComponent`
|
||||
`AlgebraicComponent` 表示没有积分状态的元件；`DynamicComponent` 表示有积分状态的元件；`ThermodynamicVolumeComponent` 提供标准 `m,U,p,T,rho,u,h` 结果声明。这些基类只描述模型，不再实现数值求值方法。
|
||||
|
||||
适用于没有积分状态、由当前端口变量和参数直接决定残差的元件，例如：
|
||||
构造函数负责参数校验、几何预处理和端口注册。介质对象保存物性常量与模型选择。状态初值、流量、焓、受力和导数必须在 C 中计算。
|
||||
|
||||
- 孔板
|
||||
- 阀门
|
||||
- 阻性管段
|
||||
- 理想三通
|
||||
|
||||
至少实现：
|
||||
|
||||
- 构造函数和端口注册。
|
||||
- `create()`。
|
||||
- `pressure_flow_equation_residuals()`。
|
||||
- 需要传递 stream 变量时实现 `update_stream_outflows()`。
|
||||
|
||||
实现 `update_stream_outflows()` 或 `update_flow_temperature_references()` 的公开模型，
|
||||
还应在该公开类自身显式声明 `PRESSURE_FLOW_DEPENDS_ON_STREAM`：构成压力/流量方程
|
||||
会读取这些 hook 写入的焓或温度引用时设为 `True`，否则设为 `False`。省略声明、
|
||||
声明非法值或由自定义子类仅继承父类声明时，求解器会保守使用全网热流闭合；不要
|
||||
为了获得分块加速而错误声明 `False`。
|
||||
|
||||
`pressure_flow_equation_residuals()` 返回的每条 `EquationResidual.variables` 必须完整
|
||||
列出该残差实际读取的全部代数端口量（`p/m_flow/x/v/f`），不能只写“主要变量”。
|
||||
求解器会用这份声明编译稀疏 Jacobian 和独立方程块；漏写依赖可能让有限差分方向
|
||||
不完整。仓库内置组件会接受结构与数值依赖回归，外部自定义组件当前仍保守使用
|
||||
全网 dense 回退，直到具备同等的依赖验证边界。
|
||||
|
||||
### 6.2 `ThermodynamicVolumeComponent`
|
||||
|
||||
适用于包含质量和能量状态的气体容腔，例如：
|
||||
|
||||
- 气瓶
|
||||
- 贮箱
|
||||
- 有容积的管段
|
||||
|
||||
至少实现：
|
||||
|
||||
- `get_state_vector()`。
|
||||
- `set_state_vector()`。
|
||||
- `refresh_thermodynamic_ports()`。
|
||||
- `state_derivative_from_ports()`。
|
||||
- `pressure_flow_equation_residuals()`。
|
||||
|
||||
该基类已经提供标准热力学组件结果：
|
||||
|
||||
```text
|
||||
m, U, p, T, rho, u, h
|
||||
```
|
||||
|
||||
除非物理含义不同，不要重新复制这组结果声明。
|
||||
|
||||
### 6.3 其他基类
|
||||
|
||||
如果现有基类不能表达模型，应先评估是否缺少一种通用组件能力。不要为了一个模型
|
||||
直接把专用判断塞入 `SimulationNetwork` 或求解器。
|
||||
用 `EQUATIONS` 或 `equation_definitions()` 声明结构化连接约束，返回 `EquationDefinition`，包括关系、变量和归属，不包含运行时残差值。`__MODEL__` 占位符由基类替换为实例名。该声明供网络结构展示与检查使用，不替代 C 方程或构建支持白名单。
|
||||
|
||||
## 7. 端口建模规范
|
||||
|
||||
@@ -319,16 +263,7 @@ ResultVariableDefinition(
|
||||
)
|
||||
```
|
||||
|
||||
声明后必须在 `component_result_values()` 返回同名值：
|
||||
|
||||
```python
|
||||
def component_result_values(self) -> Mapping[str, float]:
|
||||
return {
|
||||
"pressure_drop": self.port_a.p - self.port_b.p,
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
声明集合和返回键必须一致。
|
||||
声明的每个输出必须在 C 生成器的输出布局中有对应值。测试应核对实际 EXE 输出键与 `result_variable_metadata()` 一致，不再实现 Python `component_result_values()`。
|
||||
|
||||
### 9.2 端口结果
|
||||
|
||||
@@ -407,168 +342,20 @@ def create(
|
||||
|
||||
`create()` 不应重复实现参数默认值和边界校验，也不能静默修改传入参数。
|
||||
|
||||
## 12. 方程实现要求
|
||||
## 12. C 方程实现要求
|
||||
|
||||
模型方程必须满足：
|
||||
1. 在 `native/components/kernels.c` 及 `native/include/kernels.h` 实现物性或元件数值公式。
|
||||
2. 在 `native_codegen/extended.py` 注册状态、端口、参数、初始化与输出映射；符合简单拓扑的模型还应核对 `compiler.py` 快速路径。
|
||||
3. 在 `native_codegen/contracts.py` 声明支持版本，不允许仅注册 Python 模型就声称具备 C 求解能力。
|
||||
4. 当前状态与试探状态分离，求值不能覆盖已接受状态。无效物性、欠定连接和不收敛必须明确失败。
|
||||
5. 信号跳变和限位事件接入 C 运行库；不能改动刚度、阻尼或容差来隐藏数值错误。
|
||||
6. 保持 SI 单位和端口流入为正，核对逆流、质量/能量守恒及边界状态。
|
||||
|
||||
- 残差形式统一为“期望等式左侧减右侧”。
|
||||
- 每条 `EquationResidual` 使用稳定、可定位的 `id`。
|
||||
- `variables` 列出该残差实际涉及的端口量或状态。
|
||||
- `role` 与方程主要约束的物理角色一致。
|
||||
- 对零压差、零流量和反向流动给出有限结果。
|
||||
- 必要正则化必须有物理解释，并通过边界测试保护。
|
||||
- 不得用画布坐标、连接线方向或组件名称决定方程。
|
||||
## 13. 模型实现示例
|
||||
|
||||
### 12.1 可因果执行的残差语义
|
||||
可参照 [气瓶声明](../../app/simulation/components/experimental/storage/cylinder.py)、[气腔声明](../../app/simulation/components/amesim/storage/chambers.py)、[C 内核](../../native/components/kernels.c) 与 [系统 C 生成器](../../app/simulation/native_codegen/extended.py)。完整开发顺序见 [组件目录说明](../../app/simulation/components/example.md)。
|
||||
|
||||
后端只会对经过结构门控的内置模型启用完全因果执行。除完整声明
|
||||
`variables` 外，这些模型还必须遵守以下可执行语义：
|
||||
|
||||
- `role="effort", relation="state"` 的残差写成
|
||||
`端口 effort - 状态给定值`，被约束的端口量系数必须为 `+1`。
|
||||
- `role="effort", relation="equal"` 的残差写成两个同类 effort 的差。
|
||||
- `role="flow", relation="sumToZero"` 按“流入组件为正”的约定求和，待消元
|
||||
flow 的系数必须为 `+1`。
|
||||
- `role="flow", relation="constitutive"` 写成
|
||||
`待消元 flow - 本构计算值`，待消元 flow 的系数必须为 `+1`。
|
||||
- `pressure_flow_equation_values()` 必须是无副作用的只读计算，返回顺序和长度
|
||||
必须与 `pressure_flow_equation_residuals()` 的编译结果永久一致；不得在求残差时
|
||||
修改端口、状态或活动集缓存。
|
||||
|
||||
求解器仍会在首次闭合、离散事件之后和固定周期执行完整残差审计。结构不满足、
|
||||
运行时覆盖不完整或审计不通过时，会立即熔断到原有残差/非线性求解路径。现场诊断
|
||||
时可在启动进程前设置 `SIMULATION_CAUSAL_FAST_PATH=0`，一键关闭该优化而不改变模型
|
||||
文件。
|
||||
|
||||
动态模型还必须：
|
||||
|
||||
- 状态向量长度稳定。
|
||||
- `get_state_vector()` 和 `set_state_vector()` 互为逆操作。
|
||||
- 状态导数满足质量和能量守恒约定。
|
||||
- 初始化默认值能够产生有限介质状态。
|
||||
|
||||
## 13. 可复制的代数模型模板
|
||||
|
||||
下面是一个符合当前规范的两端口代数阻力模板。复制后必须根据真实物理模型修改
|
||||
类型、参数、方程、名称和测试，不能只改类名就注册。
|
||||
|
||||
```python
|
||||
from __future__ import annotations
|
||||
|
||||
from collections.abc import Mapping
|
||||
from math import sqrt
|
||||
|
||||
from app.simulation.core.base import AlgebraicComponent
|
||||
from app.simulation.core.catalog import ComponentDisplaySpec, PortDisplaySpec
|
||||
from app.simulation.core.equations import EquationResidual
|
||||
from app.simulation.core.metadata import ParameterDefinition
|
||||
from app.simulation.core.medium import IdealGasMedium
|
||||
from app.simulation.core.ports import PortDefinition
|
||||
|
||||
|
||||
class ExampleRestriction(AlgebraicComponent):
|
||||
MODEL_TYPE = "example_restriction"
|
||||
MODEL_VERSION = "1.0.0"
|
||||
PRESSURE_FLOW_DEPENDS_ON_STREAM = False
|
||||
PORTS = (
|
||||
PortDefinition.pneumatic("port_a", nominal_role="bidirectional"),
|
||||
PortDefinition.pneumatic("port_b", nominal_role="bidirectional"),
|
||||
)
|
||||
PARAMETERS = (
|
||||
ParameterDefinition(
|
||||
name="K",
|
||||
label="流量系数",
|
||||
quantity="flow_coefficient",
|
||||
unit="kg/(s*Pa^0.5)",
|
||||
default=1e-5,
|
||||
minimum=0.0,
|
||||
),
|
||||
)
|
||||
RESULT_VARIABLES = ()
|
||||
DISPLAY = ComponentDisplaySpec(
|
||||
label="示例阻力元件",
|
||||
library_id="experimental",
|
||||
category_id="flow",
|
||||
symbol="generic",
|
||||
ports=(
|
||||
PortDisplaySpec("port_a", "left", order=10),
|
||||
PortDisplaySpec("port_b", "right", order=20),
|
||||
),
|
||||
order=90,
|
||||
)
|
||||
|
||||
def __init__(self, name: str, K: float = 1e-5) -> None:
|
||||
super().__init__(name)
|
||||
self.set_parameter_values({"K": K})
|
||||
self.K = K
|
||||
self.port_a = self.register_declared_port("port_a")
|
||||
self.port_b = self.register_declared_port("port_b")
|
||||
|
||||
@classmethod
|
||||
def create(
|
||||
cls,
|
||||
*,
|
||||
name: str,
|
||||
medium: IdealGasMedium,
|
||||
parameters: Mapping[str, float],
|
||||
) -> ExampleRestriction:
|
||||
return cls(name=name, K=parameters["K"])
|
||||
|
||||
def pressure_flow_equation_residuals(
|
||||
self,
|
||||
) -> tuple[EquationResidual, ...]:
|
||||
pressure_difference = self.port_a.p - self.port_b.p
|
||||
expected_flow = (
|
||||
self.K
|
||||
* sqrt(abs(pressure_difference))
|
||||
* (1.0 if pressure_difference > 0.0 else -1.0)
|
||||
if pressure_difference != 0.0
|
||||
else 0.0
|
||||
)
|
||||
return (
|
||||
EquationResidual(
|
||||
id=f"{self.name}:mass_flow_balance",
|
||||
owner="component",
|
||||
owner_id=self.name,
|
||||
relation="sumToZero",
|
||||
variables=(
|
||||
f"{self.name}.port_a.m_flow",
|
||||
f"{self.name}.port_b.m_flow",
|
||||
),
|
||||
role="flow",
|
||||
value=self.port_a.m_flow + self.port_b.m_flow,
|
||||
),
|
||||
EquationResidual(
|
||||
id=f"{self.name}:pressure_flow_relation",
|
||||
owner="component",
|
||||
owner_id=self.name,
|
||||
relation="constitutive",
|
||||
variables=(
|
||||
f"{self.name}.port_a.p",
|
||||
f"{self.name}.port_b.p",
|
||||
f"{self.name}.port_a.m_flow",
|
||||
),
|
||||
role="flow",
|
||||
value=self.port_a.m_flow - expected_flow,
|
||||
),
|
||||
)
|
||||
|
||||
def update_stream_outflows(
|
||||
self,
|
||||
connected_h: Mapping[str, float],
|
||||
) -> None:
|
||||
self.port_a.h_outflow = connected_h["port_b"]
|
||||
self.port_b.h_outflow = connected_h["port_a"]
|
||||
```
|
||||
|
||||
真实现有模型可参考：
|
||||
|
||||
- 储能元件：
|
||||
[`cylinder.py`](../../app/simulation/components/experimental/storage/cylinder.py)
|
||||
- 阻性元件：
|
||||
[`orifice.py`](../../app/simulation/components/experimental/flow/orifice.py)
|
||||
- 多端口连接元件：
|
||||
[`tee.py`](../../app/simulation/components/experimental/junctions/tee.py)
|
||||
Python `create()` 只创建经校验的描述对象；C `model_init()` 生成质量、能量及机械状态，`model_eval()` 计算导数和输出。两者通过生成的状态/参数布局关联。
|
||||
|
||||
## 14. 注册模型
|
||||
|
||||
@@ -597,11 +384,11 @@ models=(
|
||||
2. 默认参数创建测试。
|
||||
3. 参数边界测试。
|
||||
4. 端口与显示布局一致性测试。
|
||||
5. 关键方程残差测试。
|
||||
5. C 方程与独立解析解或冻结参考值对照。
|
||||
6. 零流量或反向流动测试。
|
||||
7. 目录输出测试。
|
||||
8. 最小 XML 编译测试。
|
||||
9. 能进入通用求解器的模型，再添加短时仿真测试。
|
||||
9. 使用 C RK45/BDF 的短时仿真与事件测试。
|
||||
|
||||
推荐先运行：
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,23 @@
|
||||
# 更新日志 2026-09-09
|
||||
|
||||
## 21:37
|
||||
|
||||
- 完成第一版 C 数值后端：由规范化 XML 自动生成模型 C 代码，链接独立 RK45/CVODE BDF 程序，支持 skill-test 使用的 12 类组件及已声明模式。
|
||||
- 接入现有 XML 仿真 API、编译缓存、独立进程、进度、取消与错误结果；共用 Python 后端入口和结果合同，保留仍在使用的 Python 参考及其他模型。未调整现有雅可比算法。
|
||||
- 33 项相关测试通过。skill-test 的 RK45 全量结果与当前 Python 严格对照通过；三次纯求解中位时间为 RK45 0.2948 s、BDF 0.02228 s。BDF 收紧误差限后的收敛检查通过，详细偏差和限制见第一版报告。
|
||||
- 程序、生成源码、验证数据与报告保存在 `test/native-v1/`；新增使用说明和分步实施记录。
|
||||
|
||||
## 22:19
|
||||
|
||||
- 在当前网页真实复现并修复 C 仿真完成后读取缺失 `pressureFlow.maxScaledResidual` 的错误。C 结果补齐采样点数和状态数，前端兼容可选的 Python 诊断以及旧 C 后端缺少的计数字段；结果可以保存和刷新恢复。
|
||||
- 确认用户改后的默认后端实际为 `native-c`。3 项浏览器回归、1 项原生 API 诊断回归、TypeScript 检查及前端生产构建通过。
|
||||
- 完成 skill-test 的 EXE、HTTP、生产网页及当前开发网页对照：两种方法共 96 次运行（含预热），完整数值结果逐点一致；5 次中位数中，RK45 纯求解 0.3196 s、完整 EXE 0.6326 s、当前网页 1.1846 s；BDF 分别为 0.02206 s、0.3673 s、0.8043 s。
|
||||
- 另以固定结果流回放隔离进度交互开销：10 组配对中位数约增加 189.6 ms 的浏览器主线程任务时间，主要落在开发构建下工作台与组件库的重复 JSX 创建。该时间与后台执行重叠，不能直接作为额外等待时间相加。
|
||||
- 详细记录和复现脚本位于 `test/native-web-20260909/`。本次未变更求解器、雅可比或进度交互性能结构。
|
||||
|
||||
## 默认 C 启动与 Python 依赖核对
|
||||
|
||||
- 统一默认内核选择，后端脚本默认设为 `native`，启动日志明确显示所选内核；显式 `python` 覆盖仍用于旧模型和数值对照。
|
||||
- 启动预热按内核分支执行：C 模式检查工具链与 XML Schema，不再执行 Python/SciPy 数值预热；工具链失败不会静默回退。
|
||||
- 10 项启动/默认 API 回归测试通过。额外在全新进程中移除内核环境变量，验证真实应用 lifespan 与 skill-test XML 执行：默认 native、未加载 scipy.integrate，成功计算至 10 s，502 采样点，12 状态。记录位于 `test/native-default-startup/result.json`。
|
||||
- 核对并记录 Python 保留范围：C 编译仍依赖组件对象、注册表、公共配置与 XML 采样校验，旧示例和未覆盖模型仍依赖 Python 数值实现，未整批删除现有文件。
|
||||
@@ -0,0 +1,15 @@
|
||||
# 更新日志 2026-09-10
|
||||
|
||||
- 完成当前注册组件库的 C 方程覆盖：22 类 Amesim 公开组件（含两种介质定义）和 5 类实验组件，新增显式模型版本白名单。
|
||||
- 补充空气物性、管路阻力/换热、阀参数模式、气动和机械节点、摩擦、柔性及反弹限位；扩展串联压力闭合、焓传播、刚性质量合并及兼容管路容腔投影。
|
||||
- 数值循环全部位于生成的 C 程序中；保留原简单拓扑的紧凑生成路径、默认 C 启动及 Python 参考后端。未调整 ODE 雅可比策略。
|
||||
- 27 项回归通过，另增加的四质量块合并解析校验通过。`skill-test` 完成 10 s，最终 RK45 回归的单次求解时间 0.322429 s；EXE 与记录位于 `test/native-catalog/skill-final-rk45/`。
|
||||
- `test-mql-8` 在初始和瞬态状态下的 132 个导数、1784 个输出通过 Python 对照；完整 CVODE BDF 在 60 s 限额内仅推进至 0.0153307 s，明确记录为超时，完整运行性能仍待改善。
|
||||
- 详细范围、已有参数的实际物理行为与连接限制见 `docs/other/C内核组件库覆盖记录.md`。
|
||||
|
||||
## 随后完成：退役旧 Python 数值实现
|
||||
|
||||
- 删除旧 Python 积分器、模型数值方法、物性缓存和固定算例求解器；Python 层保留配置、参数、校验、编译、进度与结果合同，C 同时负责状态初值。
|
||||
- 固化 50 个网络、112 组 Python 参考状态，删除后用独立 EXE 回归；补充无需 NumPy/SciPy 导入的后台与代码生成检查。
|
||||
- 原生 RK45 完成 `skill-test` 10 s，最大步长 0.001 s、rtol 1e-7，预热后纯求解 0.381517 s；前端生产构建通过。
|
||||
- 当前生效范围与限制以 `docs/other/Python数值实现退役记录.md` 为准，前面的 Python 参考后端描述属于当日较早阶段。
|
||||
Reference in new issue
Block a user