CasADi 3.7.0 版本发布：符号计算与数值优化的新突破

CasADi 是一个开源的符号计算框架，专门用于数值优化和最优控制问题的求解。它提供了高效的符号表达式操作、自动微分、代码生成等功能，广泛应用于机器人控制、航空航天、能源系统等领域。最新发布的 CasADi 3.7.0 版本带来了多项重要改进和新特性，显著提升了符号计算能力和用户体验。

符号表达式系统的重大增强

3.7.0 版本对符号表达式系统进行了多项重要改进。首先引入了一个统一的 sum 操作，在 Python 中其行为与 NumPy 的 sum 一致，在 MATLAB 中则遵循 MATLAB 内置 sum 的约定。这一改变使得跨平台使用时更加一致和直观。

新版本还增强了 SX 和 MX 表达式之间的互操作性。现在可以将函数调用（如 B 样条/查找表、回调函数）直接放入 SX 图中，这意味着用户能够更频繁地对 MX 图执行 expand 操作。同时，通过设置 never_inline 为 true，可以强制函数成为 SX 调用节点；而设置 always_inline 为 true 则可以让 SX 函数以内联方式调用 MX。

针对表达式图的优化，3.7.0 版本新增了两个实用功能：extract_parametric 和 separate_linear。前者用于提取仅依赖于参数的表达式部分，减少重复计算；后者则将表达式分离为常数部分、线性部分和非线性部分，为后续优化提供了更多可能性。

自动微分与求解器改进

在自动微分方面，3.7.0 版本调整了 NLP 求解器的默认设置，将 calc_lam_p 和 no_nlp_grad 分别设为 false 和 true，消除了不必要的计算开销，提高了求解效率。

对于求解器和插件，新版本修复了 fatrop 接口的重要错误，并对 Rootfinder 进行了内部重构，采用了不同的命名约定。虽然这些改变对表达式导向的接口没有影响，但使用基于函数的接口的用户需要进行相应调整。

代码生成性能优化

代码生成方面，3.7.0 版本避免了对大型输入参数的不必要拷贝，显著提高了处理大型输入（如参数化查找表）时的性能。用户可以通过 GlobalOptions 的 setCopyElisionMinSize 来控制这一行为。

此外，新版本改进了密集稀疏模式在生成函数输入/输出方案中的表示方式，使其更加紧凑。虽然这一改变可能会影响现有代码，但用户可以通过设置 force_canonical 为 true 来恢复旧有行为。还新增了"内存池"功能，进一步优化了内存管理。

混合系统仿真与灵敏度分析

3.7.0 版本扩展了积分器类以支持状态事件，目前仅测试了与 Sundials/CVODES 的兼容性。这一功能支持对具有事件的系统进行一阶解析灵敏度计算，包括通过零交叉函数和事件动态传播灵敏度。该功能与 DaeBuilder 中表述的 when 方程兼容，也可以独立使用。

DaeBuilder 与 FMI 互操作性增强

DaeBuilder 类进行了重大修订，使其语法更接近 FMI/Modelica。新版本支持 FMI 3.0 导入（同时保持 FMI 2.0 支持），并改进了导数信息处理，包括伴随（仅 FMI 3）和前向导数（以前仅用于构建稀疏雅可比矩阵）。

FMU 导出功能也得到了改进，现在示例集合中包含两个示例（vdp 和 bouncing ball，后者支持事件），生成的 FMU 可以使用 FMPy 进行模拟。DaeBuilder 还扩展了对通过 when 方程定义的事件的支持，目前仅与符号建模兼容（不使用标准 FMU），包括用于 FMU 导出。

构建与分发改进

在构建和分发方面，3.7.0 版本的 CMake 安装现在遵循 CMAKE_INSTALL_LIBDIR 等标准。新增了 RELOCATABLE 选项（默认为 ON），避免将绝对路径写入 CasADi，提高了可移植性。针对 C++ 用户，项目开始提供 vcpkg 端口（目前仅支持 AD，尚未包含插件）。

CMake 预设已更新，使得在 Windows 或 Linux 上（特别是使用 VS Code 时）的源代码构建更加简单。用户只需在 VS Code 中选择预设，然后使用 CMake GUI 选择构建选项即可。

线程安全与语言绑定改进

3.7.0 版本全面提升了线程安全性。之前 CasADi 仅对数值求值是线程安全的，现在对符号操作也实现了线程安全。对于 Python 用户，新版本的 CasADi-Python 接口释放了 GIL（全局解释器锁），为未来 Python 3.13 及更高版本的无 GIL 发布做好了准备。

总结

CasADi 3.7.0 版本在符号计算、自动微分、代码生成、混合系统仿真等多个方面都有显著改进，特别是增强了 DaeBuilder 与 FMI 的互操作性，为基于模型的优化控制提供了更强大的工具。这些改进不仅提高了性能，也改善了用户体验，使得 CasADi 在科学计算和工程优化领域的应用更加广泛和便捷。

对于现有用户，需要注意的是某些变更可能会影响现有代码，特别是与 sum 操作、稀疏矩阵处理和 Rootfinder 接口相关的部分。建议用户在升级前仔细阅读变更说明，并做好相应的代码调整准备。