如何运行 Modelica (Dymola) 模拟，该模拟由于以下原因而失败：“警告：无法使用牛顿求解器求解非线性系统。”

Question

我目前正在尝试重建论文“向具有集成季节性地热能存储的太阳能区域供热网过渡的策略”中提出的模型（https://ideas.repec.org/a/eee/energy/v228y2021ics0360544221009117.html）但总是遇到问题，模拟失败，因为Warning: Failed to solve nonlinear system using Newton solver.

对于该模型，我尝试使用 MoSDH 库（https://github.com/MoSDH/MoSDH）。

我无法在这个论坛上上传我的模型，但我很高兴与有兴趣研究我的问题的每个人分享。

我将添加错误消息的最后几行，以便更好地理解我的问题。

Warning: Failed to solve nonlinear system using Newton solver.
  During initialization at time: 0
  Tag: simulation.nonlinear[27]
Homotopy reducing

Warning: Failed to solve nonlinear system using Newton solver.
  During initialization at time: 0
  Tag: simulation.nonlinear[27]
Error: Integrator failed to start model.

... Error message from dymosim

ERROR: The simulation of FormhalsModellNachbau.SolarThermalTest3 FAILED

我已经尝试过 Dassl 和 Cvode 解决案例，它们应该是最好的工作案例。两者都遇到了同样的问题。

Answer 1

这是 Modelica 建模/仿真项目中的常见问题。

这种“非线性系统”的数学正确名称是隐式代数方程系统。如果它们存在，您的模型就是所谓的DAE而不是ODE。

通常，Dymola 通过为每个代数系统嵌入牛顿求解器并将生成的整个系统暴露给 ODE 求解器来求解 DAE。

但正如您所经历的那样，牛顿迭代可能会失败。我会推荐以下方法来解决它：

1. 摆脱代数系统
2. 为迭代变量提供更好的起始值
3. 分析残差函数并改进它（例如外推，避免零斜率）

第 1 点是最重要的一点。您需要理解并打破代数环。典型原因有：

• 流反转（流连接器）-> 尝试使用 inStream() 而不是 acutalStream()
• 通过控制器的 P 部分直接耦合传感器和执行器 -> 添加传感器动态

我们已经发表了一篇关于该主题的博客文章。