Dokument_1.pdf (2548 KB) - KLUEDO - Universität Kaiserslautern

Konzepte zur Strukturierung
Das Konzept der Vererbung hat, wie die Bezeichnungen Spezialisierung bzw. Generalisierung
schon implizieren, Auswirkungen auf die methodische Vorgehensweise bei der Modellerstellung.
Es ist so beispielsweise möglich, eine bereits einfache Modellbeschreibung nachträglich zu
detaillieren und trotzdem die volle Funktionalität der vererbenden Komponente weiter zu nutzen.
Dies ermöglicht die Realisierung einer Top-Down-Vorgehensweise.
Weitaus schwieriger zu realisieren ist die nachträgliche Modellvereinfachung der Bottom-Up-
Methode. Hierbei ist letztendlich die Komplexität einzelner Komponenten nach Modellerstellung
zu reduzieren. In der Regel wird dies nicht durch einfaches Entfernen von Bausteinen zu
bewerkstelligen sein. Aber auch hier bietet die Vererbungshierarchie eine Lösung. Moderne
Simulationssprachen zur objektorientierten, mathematischen Modellbildung besitzen die
Möglichkeit eines Austausches einzelner Module einer Modellklasse innerhalb einer Vererbungshierarchie.
In Modelica ist dies beispielsweise über die sogenannte redeclare-Anweisung
möglich. Mit ihr können Komponenten einer Beschreibung innerhalb einer
Vererbungshierarchie einfach ausgetauscht werden. So kann eine sich als zu detailliert erweisende
Struktur auch noch in späteren Entwicklungsschritten durch eine einfachere ersetzt
werden.
3.1.5 Kapselung und Schnittstellen
Wand
λ=835 W
-----mK
Vererbung bzw. Generalisierung
Außenwand Innenwand
λ=835 W
-------- von Wand
mK
λ=835 W
-------- von Wand
mK
αaußen =30 W
m 2 -----------
K
αinnen =8 W
m 2 -----------
K
Abbildung 15: Beispiel einer Vererbungshierarchie
Die Wiederverwendbarkeit der Komponenten (unabhängig von der aufrufenden Umgebung)
erfordert ihre konsequente Kapselung. Eine strenge Abtrennung der Modellklasssen erfordert
die Definition von Schnittstellen. Diese sind meist als eigene Modellklasse definiert und werden
von übergeordneten Modellklassen aggregiert. Letztere Modellklassen interagieren miteinander
längs der Verbindungslinien der von ihnen aggregierten Schnittstellen.
Die Forderung der Kapselung bezieht sich in der mathematischen Modellbildung vorwiegend
auf Variablen. Längs der Verbindungslinien werden die sogenannten Schnittstellenvariablen
in Beziehung gesetzt. Diese sind innerhalb der Schnittstellen deklariert und können aufgrund
der Aggregationshierarchie durch die jeweils übergeordneten Modellklassen angesprochen
werden.
Die konsequente Kapselung einer Modellkomponente erfordert die alleinige Verwendung
lokaler Variablen und Schnittstellenvariablen innerhalb ihrer Komponentengleichungen.
28