前端进度条性能优化、仿真结束后后处理优化;后端C代码生成流程优化:先识别来源,再按照已知未知量需求排序,最后局部求解

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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)
端口供需规范:[气动端口变量供需合同](port-computation-contract.md)
## 1. 文档目标
@@ -147,9 +148,12 @@ def create(
PortDefinition.pneumatic(
"port_a",
nominal_role="bidirectional",
computation=THERMODYNAMIC_SUPPLY,
)
```
上例适用于提供温度/压力的储气端,`THERMODYNAMIC_SUPPLY` 从 `core.port_computation` 导入。阀门或管道阻力端应按实际模型选择 `FLOW_SUPPLY`;不能给所有气动端口套用同一个供需模板。
气动端口包含:
| 变量 | 角色 | 连接规则 | SI 单位 |
@@ -157,12 +161,14 @@ PortDefinition.pneumatic(
| `p` | `effort` | `equal` | `Pa` |
| `m_flow` | `flow` | `sumToZero` | `kg/s` |
| `h_outflow` | `stream` | `streamMix` | `J/kg` |
| `volume` | `signal` | `directed` | `m3` |
| `volume_flow` | `signal` | `directed` | `m3/s` |
必须遵守:
- `m_flow > 0` 表示质量流入当前组件。
- `nominal_role` 只用于界面和默认布局,不限制实际流向。
- 物理连接是非因果的,连接线端点顺序不代表流向。
- 物理连接的端点顺序不代表流向;具体子模型仍可规定固定的变量供需,例如 PN3NODE2 的参考口。
- 所有声明端口必须使用 `register_declared_port()` 创建。
- `DISPLAY.ports` 必须与 `PORTS` 名称集合完全一致。
- 分支连接使用三通等连接元件,不能让一个物理端口直接连接多条边。
@@ -174,6 +180,49 @@ PortDefinition.pneumatic(
- 把 `port_a` 固定解释为真实入口、把 `port_b` 固定解释为真实出口。
- 直接绕过端口状态读写其他组件对象。
### 7.1 新元件先写逐变量接口表
新模型必须先在模型说明中列明每个端口的下列信息,再写元数据和 C 代码:
| 信息 | 必须回答的问题 |
| --- | --- |
| 物理含义、机器名、SI 单位 | 传递的是温度还是比焓?能量还是能量流率? |
| 提供方/使用方 | 该变量由本部件提供、从对端取得,还是需要连接方程共同确定? |
| 提供方式 | 来自当前状态、固定值、另一个端口的别名,还是由公式计算? |
| 计算依赖 | 计算该输出具体需要哪些输入、状态和参数?不要只写“依赖某部件”。 |
| 符号与坐标 | 正号代表流入还是流出?机械量采用什么方向?映射原模型时是否取反? |
| 必需性及默认值 | 缺少对端变量时能否用有物理依据的默认值?何时应当报错? |
| 条件变化 | 参数是否改变可用端口、输入输出关系?反向流、零流量或切换时怎样处理? |
固定参数放在 `PARAMETERS`,例如管径、长度、初始温度 `T0`;随仿真变化的端口量放在接口定义中,例如当前温度 `T`。固定开度变体可以有意用参数代替开度信号,但应使用独立模型类型并说明差异。
### 7.2 供需声明与当前实现边界
`PORTS` 是权威来源。当前 `PortComputation` 的 `inputs/outputs` 支持 `p`、`T`、`m_flow`、`H_flow` 四个气动量;`reference_port` 只表达 p/T 从另一个端口输入复制的关系。前端目录与 JSON/XML 校验从注册表恢复这些声明,工程快照不能覆盖它们。
`H_flow` 表示能量流率(W),只用于当前接口供需检查,不能当作已经存在的 C 运行时端口字段;运行时仍使用 `h_outflow` 和质量流率。两种表达的单位、符号及零流量处理必须在 C 方程中正确转换。
- `mode="fixed"` 表示该子模型的接口供需是固定要求;它不表示输出数值为常量,也不是固定积分步长。
- `mode="equation"` 表示允许连接方程联合确定变量。必须有相应 C 求解能力支持,不得为了绕过错误接线而随意改为此模式。
- 新移植部件如有明确的固定输入输出,应按原始接口声明并验证。现有非节点部件采用 `equation` 是本阶段保留已有联合求解能力的策略,不能把它当作所有 Amesim 子模型的原始接口定义。
- 新模型需要声明容积、机械量、任意输出依赖或可选输入默认值时,应先同步扩展供需数据结构、注册器、目录 schema、前后端检查与测试。当前四变量接口尚不能完整承载这些信息,不得只在注释或 JSON 中添加编译器不读取的字段。
### 7.3 从 Amesim 移植时的对照要求
以明确的 Amesim 版本和**子模型编号**为依据读取端口变量表及其实现;图标相同或端口数量相同不足以证明模型等价。每个原始变量都应有映射记录:保留、换名、单位/符号变换、由其他量导出、仅保留默认值,或明确不支持。
既要记录普通输入/输出,也要记录状态、固定输出、别名、取反别名、可选输入及默认值。例如 PNCH012 的容积输入和 MECMAS21 的加速度端口量,不能因为当前四变量气动模板没有对应字段就不作说明。
接口方向对齐、局部公式对齐和完整仿真曲线对齐是三项不同的验证;不能用其中一项替代其他两项。实验组件及自行简化的变体,不应宣称与 Amesim 原子模型一比一相同。
### 7.4 为计算排序准备元件步骤
元件说明和 C 接入应区分:状态/物性输出、连接量与局部代数计算、状态导数、展示输出。例如储气元件先由当前状态提供温度和压力,得到流量后再算导数,不能把整个元件当作一个不可拆分的步骤。
端口供需合同不承载任意计算步骤的依赖图。当前扩展 C 生成器使用 `Computation` 记录内置气动方程的输入、输出与 C 语句,再自动排序及划分局部循环。新模型须显式接入这些计算关系;只注册 `PORTS/PARAMETERS` 不会自动生成数值方程。参考值复制与能量汇总应拆开,多输出 C 调用必须正确列出读取参数与写出结果,见 [C 求值排序规范](native-evaluation-schedule.md)。
新增或修改接口至少验证:合法连接、输入无人提供、冲突连接、参考链及参考环、反向/零流量、可选输入默认值、单位/符号映射,以及独立解析或外部基准下的 C 结果。没有对应机制的能力必须标记为尚未支持。
## 8. 参数建模规范
所有用户可配置输入必须使用 `ParameterDefinition`: