Modelicaのソースを表示

{{出典の明記|date=2018年3月}}
'''Modelica'''（モデリカ）とは、オブジェクト指向のマルチドメイン・[[モデリング言語]]である。多分野に跨る複雑なシステム（例えば、機械、電気、電子、油圧、熱、制御、電力、プロセス指向のサブコンポーネントを含むシステム）の[[モデリング (科学的)|モデリング]]に適しており、特に物理現象を表現するモデルの構築で使われている。

[[オープンソース]]である為、特定のツールに依存することなく資産の共有や開発が出来る。言語仕様やメンテナンスは非営利国際組織のModelica協会によって行われており、標準[[ライブラリ]]としてフリーで公開されている。

== 特徴 ==
Modelicaは[[オブジェクト指向プログラミング]]言語（例えば、[[C++]]または[[Java]]）と似ている点があるが、次の2点において顕著に異なる。

まず、Modelicaは[[プログラミング言語]]というよりはモデリング言語である。Modelicaで作成されたモデルは、普通に[[コンパイル]]されるのではなく、シミュレーションエンジンで解釈できるよう翻訳される。つまりシミュレーションエンジンは実行の順序を決定する為に、式を操作する事がある（シンボリック処理）。

次に、モデルの作成では、プログラミング言語に類似した予約語を含む[[アルゴリズム]]のコンポーネントが含まれているかもしれないが、主にモデルの表現においては方程式とのセットで構成される。

典型的な代入文は、以下のように表現する。下記式では、左辺(x)に右辺の式(2+y)から算出された値が代入される。
<syntaxhighlight lang="modelica">
x := 2+y;
</syntaxhighlight>

[[方程式]]を表現するには、以下のように表現する。下記式では、左辺と右辺の式が等しいことを表現する。
<syntaxhighlight lang="modelica">
f = m * a;
</syntaxhighlight>

== 歴史 ==
Modelicaの構想･設計は1996年9月にHilding Elmqvist氏より考案され、1997年9月にModelica仕様ver1.0がリリースされた。これをベースに[[プロトタイプ]]版の商用[[ソフトウェア]] {{仮リンク|Dymola|en|Dymola}} に実装され、2000年にはModelica言語とフリーのModelica標準ライブラリの発展を管理する為に、非営利国際組織のModelica協会が設立された。

==ライブラリ==
Modelica協会では、Molelica標準ライブラリ(MSL:Modelica Standard Library)をはじめ、フリーのライブラリを公開している。標準ライブラリやフリーのライブラリのほとんどは、Modelicaのライセンスに基づいて商用製品に使用できる。

{| class="wikitable"
|+ MSLバージョン一覧
! バージョン !! リリース日 !! モデル数 !! 関数の数
|-
| 3.2 || 2010年10月 || 1280 || 910
|-
| 3.1 || 2009年8月 || 922 || 615
|-
| 3.0.1 || 2009年1月 || 781 || 553
|-
| 3.0 || 2008年2月 || 777 || 549
|-
| 2.2.2 || 2007年8月 || 740 || 540
|-
| 2.2.1 || 2006年3月 || 690 || 510
|-
| 2.2 || 2005年4月 || 640 || 470
|-
| 2.1 || 2004年11月 || 580 || 200
|-
| 1.6 || 2004年6月 || 290 || 40
|}

== 実装 ==
Modelicaをシミュレーションする環境ツール（商用・フリー）としては、CATIA Systems、Dymola、LMS AMESim、JModelica、{{仮リンク|MapleSim|en|MapleSim}}、MathModelica、{{仮リンク|OpenModelica|en|OpenModelica}}、{{仮リンク|SCICOS|en|Scicos}}、{{仮リンク|SimulationX|en|SimulationX}}がある。

==サンプル==
下記に単純な <math>\dot x = - c \cdot x</math> システムを表現したサンプルモデルを示す。

<syntaxhighlight lang="modelica">
model FirstOrder
   parameter Real c=1 "Time constant";
   Real x "An unknown";
equation
   der(x) = -c*x "A first order differential equation";
end FirstOrder;
</syntaxhighlight>

この例では、'parameter'修飾子を使用し変数が時不変であることを示し、'der'[[演算子 (コンピュータ言語)|演算子]]で変数の[[微分]]を表現する。

Modelicaは主に物理領域システムを表現する為に設計された。以下に電気ドメインを例に基本構築概念を示す。

===ユーザー定義の派生型===
modelicaでは4つのタイプ(Real,Integer,Boolean,String)の組込み型を持っている。ユーザー定義型は関連付ける[[物理量]]、[[単位]]、公称値とで他の属性を派生させられる。

<syntaxhighlight lang="modelica">
type Voltage = Real(quantity="ElectricalPotential", unit="V");
type Current = Real(quantity="ElectricalCurrent", unit="A");
  ･･･
</syntaxhighlight>

===コネクタの定義===
他のコンポーネントとコンポーネントの相互作用は、物理ポートと呼ばれるコネクタなどで定義されている。例えば、電気端子の場合は以下のように定義される。

<syntaxhighlight lang="modelica">
connector Pin "Electrical pin"
   Voltage      v "Potential at the pin";
   flow Current i "Current flowing into the component";
end Pin;
</syntaxhighlight>

接頭辞に"flow"が定義されている変数（ここでは変数:i）はフロー変数と呼ばれ、コネクタ変数の合計値がゼロに定義される。

===基本モデルコンポーネント===
基本的なモデルコンポーネントは、モデルによって定義されており、コネクタ変数と関係を定義した方程式とで構成されている。途中経過の計算式を記載する必要はない。

<syntaxhighlight lang="modelica">
model Capacitor
   parameter Capacitance C;
   Voltage u "Voltage drop between pin_p and pin_n";
   Pin pin_p, pin_n;
equation
   0 = pin_p.i + pin_n.i;
   u = pin_p.v - pin_n.v;
   C * der(u) = pin_p.i;
end Capacitor;
</syntaxhighlight>

== 外部リンク ==
* {{Official website|name=The Modelica Association — Modelica Association}} 公式ウェブサイト

[[Category:モデリング言語]]
[[Category:オブジェクト指向]]