2.3.4 多领域统一建模
Modelica对于多领域耦合模型统一描述的基本原理是，从能量的角度出发，按照广义基尔霍夫定律和能量守恒定律构造多领域耦合模型，从而以数学方程统一地描述多领域物理系统。
在广义基尔霍夫定律中，物理系统被视为由若干组件通过端口连接而成的能量系统，以流变量、势变量来描述各组件之间的能量相互传递。其中端口定义为在模型边界上与外界之间进行能量传递的“出入口”，一个端口对应一种物理域的能量交换；势变量是指某点相对于参考点的差量，流变量指通过某点的量，参考图2-9和表2-5所示的广义基尔霍夫网络。
图2-9 广义基尔霍夫网络
表2-5 常用物理领域中的势变量和流变量
基于Modelica实现多领域物理系统的统一建模的方法具体如下：
（1）利用陈述式或者过程式的方法，封装模型的内部行为。
（2）利用connector类型的组件定义模型的外部接口。
（3）利用连接机制，通过连接模型间的端口来表述模型外部行为（连接机制反映了实际物理连接点上的能量平衡、动量平衡或者质量平衡，是广义基尔霍夫定律的体现）。
（4）利用离散建模方法来描述系统内部的离散行为。
（5）组件集合封装为子系统，子系统集合封装为系统，形成层次化结构。
对于一个多领域物理系统，其各领域子系统之所以关联在一起，是因为各领域子系统之间具有能量转化与传递关系，或者信号传递关系。如图2-10所示的交流电动机，由电子与机械两个领域的元件构成。其转子在交变磁场的作用下，将电能转化为机械能，从而将电子与机械两个领域的元件关联在一起。由于不同领域的模型组件具有不同类型的模型接口，不同类型的模型接口之间无法直接建立连接。要实现不同领域之间的模型集成，需要将实际物理系统的能量转化器件抽象映射为一个表示能量转化的模型元件，称之为能量转化器。能量转化器具有多种类型的接口，借以实现不同领域之间的模型集成。
图2-10 交流电动机模型