这段代码定义了一个名为 DynamicModel 的 MATLAB 类，它是一个用于表示状态空间模型的类，模型由常微分方程（ODEs）定义。以下是代码的逐部分解释：
1. 类定义
classdef DynamicModel < matlab.mixin.Copyable
DynamicModel是一个类，继承自matlab.mixin.Copyable，这意味着它可以被复制（深拷贝）。- 这个类用于表示状态空间模型，模型由状态、辅助状态、输入、参数、控制等组成。
2. 类的属性
properties
x % states DynamicElement struct
a % auxiliary states DynamicElement struct
d % disturbances (uncontrolled inputs) DynamicElement struct
p % parameters DynamicElement struct
u % controls DynamicElement struct
c % constraints DynamicElement struct
g % goal string
t % timespan DynamicElement
e % events struct array (currently in development)
end
- 属性说明：
x：状态变量，是一个DynamicElement结构体。a：辅助状态变量，是一个DynamicElement结构体。d：扰动（不可控输入），是一个DynamicElement结构体。p：模型参数，是一个DynamicElement结构体。u：控制输入，是一个DynamicElement结构体。c：约束条件，是一个DynamicElement结构体。g：目标函数，是一个字符串。t：时间范围，是一个DynamicElement对象。e：事件（目前正在开发中），是一个结构体数组。
3. 类的构造函数
methods
function m = DynamicModel(dm)
%STATESPACEMODEL constructor for DynamicModel
% If no argument is given, creates an empty DynamicModel object
% if a DynamicModel is given, creates a copy of the argument
m.t = DynamicElement();
if nargin == 1 && isa(dm, 'DynamicModel')
% Make a hard copy of dm
[stateNames, auxNames, ctrlNames, paramNames, inputNames] = getFieldNames(dm);
m = DynamicModel();
m.t = DynamicElement(dm.t);
for k=1:length(stateNames)
m.x.(stateNames{k}) = DynamicElement(dm.x.(stateNames{k}));
end
for k=1:length(auxNames)
m.a.(auxNames{k}) = DynamicElement(dm.a.(auxNames{k}));
end
for k=1:length(ctrlNames)
m.u.(ctrlNames{k}) = DynamicElement(dm.u.(ctrlNames{k}));
end
for k=1:length(paramNames)
m.p.(paramNames{k}) = DynamicElement(dm.p.(paramNames{k}));
end
for k=1:length(inputNames)
m.d.(inputNames{k}) = DynamicElement(dm.d.(inputNames{k}));
end
m.c = dm.c;
m.g = dm.g;
end
end
end
- 构造函数功能：
- 如果没有输入参数，则创建一个空的
DynamicModel对象。 - 如果输入参数是一个
DynamicModel对象，则创建一个该对象的深拷贝。
- 如果没有输入参数，则创建一个空的
- 实现细节：
- 初始化时间范围
m.t为一个DynamicElement对象。 - 如果输入参数
dm是一个DynamicModel对象，则：- 获取
dm的所有字段名称（状态、辅助状态、控制、参数、输入）。 - 创建一个新的
DynamicModel对象m。 - 将
dm的所有属性（x、a、u、p、d等）逐个复制到m中。 - 复制约束
c和目标g。
- 获取
- 初始化时间范围
4. 类的用途
- 状态空间模型：
DynamicModel类用于表示由常微分方程（ODEs）定义的状态空间模型。 - 动态元素：模型的各个部分（状态、辅助状态、控制、参数等）都是
DynamicElement对象，这些对象可能包含值、单位、描述等信息。 - 灵活性：通过定义状态、控制、参数等，可以灵活地构建各种动态系统模型。
- 可扩展性：支持事件（
e）和约束（c），可以用于更复杂的仿真和优化问题。
5. 示例用法
假设我们要创建一个简单的动态模型：
% 创建一个空的 DynamicModel 对象 model = DynamicModel(); % 添加状态变量 model.x.position = DynamicElement(); model.x.velocity = DynamicElement(); % 添加控制输入 model.u.force = DynamicElement(); % 添加参数 model.p.mass = DynamicElement(); model.p.damping = DynamicElement(); % 设置时间范围 model.t = DynamicElement(); model.t.value = [0 10]; % 时间范围为 0 到 10 秒
总结
这段代码定义了一个用于表示状态空间模型的类 DynamicModel，它包含了状态、辅助状态、控制、参数、约束等属性，并支持深拷贝。通过这个类，可以方便地构建和操作动态系统模型，适用于仿真、优化和控制等领域。