模型的重要性是不言而喻的。整个控制理论的框架,都建立在这样或那样的模型描述的基础上,比如传递函数模型或状态空间模型;J2EE的重要设计模式是基于MVC即模型-视图-控制,其中模型处理核心地位。
又如传统的电路分析方法可分为两大类:定性分析与定量分析。从模型角度出发来看这两类分析,便可很容易地发现相应的优缺点:定性分析将元件模型定性化,或简单化,只考虑几种主要情况,如对于电阻建立的是F/R模型,即假设对于电阻的阻值R,如果它大于0,则用某个正整数来代替R并不影响定性分析的结果,这样,电阻的阻值就只有三个值:0,R,∞。如此简单地定性处理元件模型,必将导致处理过程中丢失了许多有用的信息,同时处理结果中又包含了一些无意义的结论,因此采用定性分析的方法,其结果将会是虚警与漏检的概率较大。而定量分析力图使元件的模型尽可能全面地描述元件的各种属性,包括其低频特性、高频特性等,需考虑的因素很多,导致了太多的工作量及设计与实现难度,使得目前还没有较为实用的基于传统模式的定量分析方法。
针对传统分析方法的不足,可利用成熟的面向对象程序设计方法及电路理论,尽量根据元件的工作原理,从方便计算机语言描述与利用计算机数值求解的角度建立元件的模型,辅之以各元件之间的连接关系,便可自下而上地建立各电路图形的模型,从而为电路的分析仿真奠定坚实的基础。
换个角度,由图论的观点可知,一个图G由两个集合V和E组成,可记为G=(V,E)。其中V是有限的非空顶点集,E是由顶点的偶对(有序的或无序的)组成的集合。电路图也是图的一种,与上面观点相对应,则可认为电路图由两个集合U和C组成,记作G=(U,C)。其中U是图中基本对象集合,C是这些对象之间的连接关系的集合。为便于术语的统一,本文后续将称图中基本对象为元件。
因此,为进行电路系统的定量分析,首先应当建立电路系统中各元件的模型。
元件的模型可分为两大组成部分,一是图形模型,提供人机界面,为显示服务;二是仿真模型,描述诸如伏安特性、失效模式、故障模式等信息,为分析服务。
一般地,可将元件视为电路应用中的组合图形对象,首先从其外观来看,它由一系列图形对象构成,表现为一些满足某些标准的图形符号,使用户看到这些图形符号便知道该元件的设备含义;而从电路分析的需要来看,仅将元件由各基本图元组合而成尚不足以建立原理图的模型,元件及其连接关系的集合才能成其为一个原理图。因此对元件的显示需求有两个主要方面,一是元件本身的显示,二是元件之间连接关系的体现。相应于这两种层次,元件的图形模型也具有内外两种模型。
定义1-1
元件图形内模型
元件图形内模型
:
描述元件的用户界面所需的模型元素的集合,此处的模型元素包括:
1.
元件作为一个组合图元,其本身的图形信息
2.
组成元件的基本图元集合
3.
元件的自定义属性
|
其中,元件本身的图形信息是指元件类可作为图元类库中的一个派生于图元基类的子类,因此,对于一个元件对象,它将具有图形对象的基本属性,包括坐标位置、旋转状态、缩放比例及名称信息等;