Dymos技术问询：如何在Phase层约束ODE组的静态输出变量

以下几种方法可实现需求，同时保留Weight组件在ODESystem内（或合理关联）：

• 方法1：将标量输出包装为零导数状态变量
  因为W是不随时间变化的标量，可在ODESystem里把它定义为状态变量，同时设置零时间导数，让Phase能识别并添加边界约束：

  class ODESystem(om.Group):
      def setup(self):
          self.add_subsystem(name='weight', subsys=Weight(), promotes_output=['W'])
          # 绑定W到状态变量，指定零导数源
          self.add_state('W_constraint', val=0.0, rate_source='weight.dW_dt')
  
  class Weight(om.ExplicitComponent):
      def setup(self):
          self.add_input('design_dim', val=1.0)  # 设计变量
          self.add_output('W', val=0.0)
          self.add_output('dW_dt', val=0.0)  # 零导数输出
  
      def compute(self, inputs, outputs):
          outputs['W'] = 0.5 * inputs['design_dim'] ** 3  # 自定义重量计算逻辑
          outputs['dW_dt'] = 0.0  # 标量无时间变化率
  
  # Phase层面添加约束
  phase = dm.Phase(ode_class=ODESystem, ...)
  # 约束初始/末端节点均可，因状态变量值全程不变
  phase.add_boundary_constraint('W_constraint', loc='initial', upper=4.0)
  

• 方法2：利用路径约束的广播参数（Dymos 1.7+）
  直接使用add_path_constraint，通过ref参数将标量W广播到配点节点维度，绕过维度检查：

  class ODESystem(om.Group):
      def setup(self):
          self.add_subsystem(name='weight', subsys=Weight(), promotes_output=['W'])
  
  # Phase层面添加约束
  phase = dm.Phase(ode_class=ODESystem, ...)
  # 用ref参数将标量广播到配点节点维度
  phase.add_path_constraint('W', upper=4.0, ref=np.ones(phase.num_nodes))
  

  由于W是标量，所有节点上的值完全相同，约束路径上任意节点等价于约束该标量本身。

• 方法3：将Weight设为Phase外部子系统
  若不想修改原ODESystem，可把Weight组件作为外部子系统挂载到Phase，直接约束其输出：

  phase = dm.Phase(ode_class=ODESystem, ...)
  # 添加外部子系统，关联设计变量
  phase.add_external_subsystem('weight', subsys=Weight(),
                              inputs={'design_dim': 'des_vars.design_dim'},
                              outputs=['W'])
  # 直接约束外部子系统的输出
  phase.add_constraint('weight.W', upper=4.0)
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者HMCheong