这段 MATLAB 代码定义了一个名为 solveOde
的函数,用于使用 MATLAB 的内置 ODE 求解器(如 ode45
、ode15s
等)来求解动态模型(DynamicModel
对象)。该函数的主要功能是通过调用 ODE 求解器来模拟动态模型的行为,并将结果存储在 DynamicModel
对象的相应属性中。
代码的详细解释:
输入参数:
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obj
: 一个DynamicModel
对象,包含定义的动态模型。 -
solver
: 字符串,指定要使用的 ODE 求解器(如'ode45'
,'ode15s'
等)。 -
options
: 一个结构体,包含传递给 ODE 求解器的选项(如容差、最大步长等)。如果未提供,默认为空。
输出参数:
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t
: 时间向量,表示求解的时间点。 -
x
: 状态变量的值,是一个结构体,字段名对应状态变量的名称,值是对应的时间序列。
主要步骤:
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参数检查:
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检查
options
是否提供,如果没有提供,则初始化为空。
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获取模型字段名称:
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使用
getFieldNames
函数获取模型中的状态变量、辅助变量、控制变量、参数和输入的名称。
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提取辅助变量、控制变量、输入和参数的定义:
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遍历辅助变量、控制变量、输入和参数,提取它们的定义或值,并存储在相应的结构体中。
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如果控制变量或参数的定义是一个标签(即没有明确的定义),则直接使用其值。
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如果控制变量或参数的定义依赖于其他变量,则通过
defExpand
函数展开定义。
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提取状态变量的 ODE 定义:
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遍历状态变量,提取它们的 ODE 定义,并存储在
xOde
结构体中。
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调用 ODE 求解器:
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使用
feval
函数调用指定的 ODE 求解器(如ode45
),并传入 ODE 函数@(t,x) getOdes(t, x, a, u, d, p, xOde, stateNames)
、时间范围obj.t.val
和初始状态getInitialStates(obj)
。 -
getOdes
函数用于计算 ODE 的导数。
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存储求解结果:
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将求解得到的状态变量值存储在
obj.x.<stateName>.val
中,格式为[t, x]
,其中t
是时间向量,x
是状态变量的值。 -
将状态变量的值存储在
xStruct
结构体中,以便作为输出返回。
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插值输入变量:
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对输入变量进行插值,使其与求解的时间点
t
对齐,并将结果存储在obj.d.<inputName>.val
中。
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计算控制变量:
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如果控制变量未预定义(即其值为标量或空),则通过其定义计算控制变量的值。
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如果控制变量已预定义,则对其进行插值,使其与求解的时间点
t
对齐。 -
将控制变量的值存储在
obj.u.<ctrlName>.val
中。
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计算辅助变量:
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通过辅助变量的定义计算其值,并将其存储在
obj.a.<auxName>.val
中。 -
如果辅助变量的定义不依赖于时间,则将其值扩展为与时间向量
t
长度相同的常量向量。
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错误处理:
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在计算控制变量和辅助变量时,如果发生错误,会捕获错误并抛出详细的错误信息。
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代码的主要用途:
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该函数的主要用途是使用 MATLAB 的内置 ODE 求解器来求解动态模型,并将结果存储在
DynamicModel
对象的相应属性中。 -
通过该函数,用户可以方便地模拟动态模型的行为,并获取状态变量、控制变量和辅助变量的时间序列。
代码的核心逻辑:
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模型定义:
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动态模型的状态变量、辅助变量、控制变量、参数和输入通过
DynamicModel
对象的属性定义。 -
状态变量的 ODE 定义存储在
obj.x.<stateName>.def
中。 -
辅助变量和控制变量的定义可以依赖于其他变量。
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求解过程:
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使用 ODE 求解器求解状态变量的 ODE。
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通过插值或计算得到输入变量、控制变量和辅助变量的值。
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结果存储:
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求解结果存储在
DynamicModel
对象的相应属性中,方便后续分析和使用。
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总结:
这段代码实现了一个通用的动态模型求解器,能够处理复杂的状态变量、控制变量和辅助变量定义,并使用 MATLAB 的内置 ODE 求解器进行求解。求解结果存储在 DynamicModel
对象中,便于后续分析和使用。