Modelica技术问询：如何传递基于record接口的记录至函数

问题重现 #

你定义了如下的CrossSections包，其中CrossSection是partial record，派生出Circle和Rectangle两个具体记录：

package CrossSections  
  partial record CrossSection
    constant String name="Generic";
    parameter SI.Area area "cross sectional area";
  end CrossSection;

  record Circle
    extends CrossSection(name="Circle",    
      final area = (d/2)^2*Modelica.Constants.pi);
    parameter Modelica.Units.SI.Diameter d "Diameter of the cross section";  
  end Circle;
  
  record Rectangle
    parameter SI.Length a,b;
    extends CrossSection(name="Rectangle",
      final area = a*b);
  end Rectangle;
end CrossSections

尝试编写函数foo接收CrossSection类型输入并根据实例类型分支计算时，出现报错Component 'cs' has partial type 'CrossSection'：

function foo
  input CrossSections.CrossSection cs;
  
  output Real o1;
  algorithm
    if Modelica.Utilities.Strings.isEqual("Circle", cs.name) then
      o1 := cs.area*3;
    elseif Modelica.Utilities.Strings.isEqual("Rectangle", cs.name) then
      o1 := cs.area*2;
    else
      o1 := cs.area*5;
    end if;
    return;
end foo;

解决方案 #

Modelica中不能直接将partial record作为函数输入类型，需要通过replaceable input配合constrainedby关键字实现多态记录的传递，以下是两种可行实现方式：

方式1：基于name字段分支（兼容所有Modelica工具） #

修改函数输入定义，使用replaceable和constrainedby限定输入为CrossSection的派生具体记录：

function foo
  replaceable input CrossSections.CrossSection cs constrainedby CrossSections.CrossSection;
  
  output Real o1;
algorithm
  if Modelica.Utilities.Strings.isEqual("Circle", cs.name) then
    o1 := cs.area*3;
  elseif Modelica.Utilities.Strings.isEqual("Rectangle", cs.name) then
    o1 := cs.area*2;
  else
    o1 := cs.area*5;
  end if;
end foo;

方式2：基于类型判断（更安全，部分工具支持如Dymola） #

使用Modelica.Utilities.Types.isInstanceOf函数直接判断实例类型，避免依赖name字段的硬编码：

function foo
  replaceable input CrossSections.CrossSection cs constrainedby CrossSections.CrossSection;
  
  output Real o1;
algorithm
  if Modelica.Utilities.Types.isInstanceOf(cs, CrossSections.Circle) then
    o1 := cs.area*3;
  elseif Modelica.Utilities.Types.isInstanceOf(cs, CrossSections.Rectangle) then
    o1 := cs.area*2;
  else
    o1 := cs.area*5;
  end if;
end foo;

调用示例 #

可以在模型中直接传入派生记录实例调用函数：

model TestFoo
  CrossSections.Circle circle(d=0.1);
  CrossSections.Rectangle rect(a=0.2, b=0.3);
  Real res1, res2;
equation
  res1 = foo(circle);
  res2 = foo(rect);
end TestFoo;

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Fabian Bachl