gerrit.simantics Code Review - simantics/sysdyn.git/blob

   1 /*******************************************************************************\r
   2  * Copyright (c) 2010 Association for Decentralized Information Management in\r
   3  * Industry THTH ry.\r
   4  * All rights reserved. This program and the accompanying materials\r
   5  * are made available under the terms of the Eclipse Public License v1.0\r
   6  * which accompanies this distribution, and is available at\r
   7  * http://www.eclipse.org/legal/epl-v10.html\r
   8  *\r
   9  * Contributors:\r
  10  *     VTT Technical Research Centre of Finland - initial API and implementation\r
  11  *******************************************************************************/\r
  12 package org.simantics.sysdyn.representation.expressions;\r
  13 \r
  14 import java.util.ArrayList;\r
  15 import java.util.Iterator;\r
  16 \r
  17 import org.simantics.objmap.annotations.GraphType;\r
  18 import org.simantics.objmap.annotations.RelatedValue;\r
  19 import org.simantics.sysdyn.representation.ArrayIndexes;\r
  20 import org.simantics.sysdyn.representation.Enumeration;\r
  21 import org.simantics.sysdyn.representation.IndependentVariable;\r
  22 import org.simantics.sysdyn.representation.Variable;\r
  23 import org.simantics.sysdyn.representation.utils.FormatUtils;\r
  24 import org.simantics.sysdyn.representation.utils.IndexUtils;\r
  25 \r
  26 /**\r
  27  * Representation of a delay expression. The order of the \r
  28  * delay can be 1-n.\r
  29  * \r
  30  * Delay with n = 3:\r
  31  * \r
  32  * DELAY3=LV3/DL\r
  33  * LV3=INTEG(RT2-DELAY3,DL*input)\r
  34  * RT2=LV2/DL\r
  35  * LV2=INTEG(RT1-RT2,LV3)\r
  36  * RT1=LV1/DL\r
  37  * LV1=INTEG(input-RT1,LV3)\r
  38  * DL=delay time/3\r
  39  * \r
  40  * DELAY3I=LV3/DL\r
  41  * LV3=INTEG(RT2-DELAY3I,initial value*DL) \r
  42  * RT2=LV2/DL\r
  43  * LV2=INTEG(RT1-RT2,LV3)\r
  44  * RT1=LV1/DL\r
  45  * LV1=INTEG(input-RT1,LV3)\r
  46  * DL=delay time/3\r
  47  * \r
  48  * @author Teemu Lempinen\r
  49  *\r
  50  */\r
  51 @GraphType("http://www.simantics.org/Sysdyn-1.1/DelayExpression")\r
  52 public class DelayExpression extends Expression {\r
  53 \r
  54     @RelatedValue("http://www.simantics.org/Sysdyn-1.1/DelayExpression/initialValue")\r
  55     private String initialValue;\r
  56 \r
  57     @RelatedValue("http://www.simantics.org/Sysdyn-1.1/DelayExpression/delayTime")\r
  58     private String delayTime;\r
  59 \r
  60     @RelatedValue("http://www.simantics.org/Sysdyn-1.1/DelayExpression/order")\r
  61     private Integer order;\r
  62 \r
  63     @RelatedValue("http://www.simantics.org/Sysdyn-1.1/DelayExpression/expression")\r
  64     private String equation;\r
  65 \r
  66     @Override\r
  67     public String getDeclaration(IndependentVariable variable) {\r
  68 \r
  69         // Calculate range for the variable\r
  70         ArrayIndexes ai = variable.getArrayIndexes();\r
  71         ArrayList<Enumeration> enumerations = null;\r
  72         if(ai != null) \r
  73             enumerations = ai.getEnumerations();\r
  74 \r
  75         String range = "";\r
  76         if(enumerations != null && enumerations.size() > 0) {\r
  77             StringBuilder sb = new StringBuilder();\r
  78             sb.append("[");\r
  79             Iterator<Enumeration> iterator = enumerations.iterator();\r
  80             while(iterator.hasNext()) {\r
  81                 sb.append(iterator.next().getName() + ".size");\r
  82                 if(iterator.hasNext()) {\r
  83                     sb.append(", ");\r
  84                 }\r
  85             }\r
  86             sb.append("]");\r
  87             range = sb.toString();\r
  88         }\r
  89         \r
  90         /* Build the declaration */\r
  91         StringBuilder declaration = new StringBuilder();\r
  92         // Variable declaration\r
  93         declaration.append("    " + variable.getType() + " " + variable.getName() + range + ";\n");\r
  94         // Delay declaration\r
  95         declaration.append("    " + variable.getName() + "_delayClass " + variable.getName() + "_delayClass_instance");\r
  96         // Change enumeration sizes from the delay class. Supports overridden enumerations in modules.\r
  97         if(range.length() > 0) {\r
  98             declaration.append("(");\r
  99             String[] ranges = range.substring(1, range.length() - 1).split(",");\r
 100             for(int i = 0; i < ranges.length; i++ ) {\r
 101                 String r = ranges[i];\r
 102                 declaration.append(r.replace(".size", "size") + " = " + r);\r
 103                 if(i < ranges.length - 1) {\r
 104                     declaration.append(", ");\r
 105                 }\r
 106             }\r
 107             declaration.append(")");\r
 108         }\r
 109         declaration.append(";\n");\r
 110         \r
 111         // Write the delay class\r
 112         declaration.append(getDelayClass(variable, range, order));\r
 113         return declaration.toString();\r
 114     }\r
 115 \r
 116     /**\r
 117      * Creates a class that is used to implement the delay. Class contains\r
 118      * a basic delay structure with "stocks and flows". The number of \r
 119      * stocks and flows is determined by the order of the delay\r
 120      * \r
 121      * @param variable The variable for which the delay is created\r
 122      * @param range Array range\r
 123      * @param n Order of the delay\r
 124      * @return\r
 125      */\r
 126     private String getDelayClass(Variable variable, String range, int n) {\r
 127         StringBuilder sb = new StringBuilder();\r
 128 \r
 129         sb.append("class " + variable.getName() + "_delayClass\n");\r
 130         \r
 131         // Auxiliary variable\r
 132         sb.append("\tReal DL;\n");\r
 133         // Delay time\r
 134         sb.append("\tReal delayTime;\n");\r
 135 \r
 136         // Enumeration sizes as parameters. Sizes correspond the enumeration sizes of variable\r
 137         if(range.length() > 0) {\r
 138             range = range.replaceAll(".size", "size");\r
 139             for(String r : range.substring(1, range.length() - 1).split(",")) {\r
 140                 sb.append("\t parameter Integer " + r + ";\n");\r
 141             }\r
 142         }\r
 143 \r
 144         if(initialValue == null || initialValue.length() == 0)\r
 145             // Use "random" number as initial value, if initial value is not set\r
 146             sb.append("\tReal" + range + " initialValue = " + (range.length() > 0 ? "fill(-137543," + range.substring(1, range.length() - 1) + ")" : -137543) + ";\n");\r
 147         else\r
 148             // Initial value\r
 149             sb.append("\tReal" + range + " initialValue = " + FormatUtils.formatExpressionForModelica(variable, this.initialValue) + ";\n");\r
 150         \r
 151         // First valve\r
 152         sb.append("\tReal" + range + " delay0;\n");\r
 153 \r
 154         // Stocks and valves. Valves are the delayed values of the variable\r
 155         for(int i = 1; i <= n; i++) {\r
 156             sb.append("\tReal" + range + " LV" + i + "(" + (range.length() > 0 ? "each " : "") + "fixed=false);\n");\r
 157             sb.append("\tReal" + range + " delay" + i + ";\n");\r
 158         }\r
 159 \r
 160         sb.append("initial equation\n");\r
 161         \r
 162         // "Generic" structure selection. If the "random" number is not used in initial value, use delay0 as initial value\r
 163         // Each stock gets the same initial value\r
 164         for(int i = 1; i <= n; i++)\r
 165             sb.append("\tLV" + i +" = DL * " + \r
 166                     (range.length() > 0 ? "(if max(initialValue) < -137543 or max(initialValue) > -137543 then initialValue else delay0)" :\r
 167                             "(if initialValue < -137543 or initialValue > -137543 then initialValue else delay0)") + ";\n");\r
 168 \r
 169         sb.append("equation\n");\r
 170         sb.append("\tDL = delayTime/" + n + ";\n");\r
 171 \r
 172         // Valves and stocks\r
 173         for(int i = 1; i <= n; i++) {\r
 174             sb.append("\tder(LV" + i + ") = - delay" + i + " + delay" + (i - 1) + ";\n");\r
 175             sb.append("\tdelay" + i + " = LV" + i + "/DL;\n");\r
 176         }\r
 177 \r
 178         sb.append("end " + variable.getName() + "_delayClass;\n");\r
 179         return sb.toString();\r
 180     }\r
 181 \r
 182     @Override\r
 183     public String getEquation(IndependentVariable variable) {\r
 184         String equation = FormatUtils.formatExpressionForModelica(variable, this.equation);\r
 185         String delayTime = FormatUtils.formatExpressionForModelica(variable, this.delayTime);\r
 186 \r
 187         // Set delay properties\r
 188         StringBuilder sb = new StringBuilder();\r
 189         sb.append("    " + variable.getName() + "_delayClass_instance.delayTime = " + delayTime + ";\n");\r
 190         sb.append("    " + variable.getName() + "_delayClass_instance.delay0 = " + equation + ";\n");\r
 191 \r
 192         // Use the delay in the value of variable\r
 193         String range = IndexUtils.rangeToIndexes(variable, this.getArrayRange());\r
 194         sb.append("    " + variable.getName() + (range.equals("[:]") ? "" : range) + " = " + variable.getName() + "_delayClass_instance.delay" + order + ";\n");\r
 195         return sb.toString();\r
 196     }\r
 197 \r
 198 \r
 199 }\r