ECE ROM模型提取与Simplorer系统集成介绍

ECE/ROM模型提取与Simplorer系统集成介绍我们把极其复杂的研制对象称之为“系统”，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体，而这个“系统”本身是它所从属的一个更大系统的组成部分。——钱学森著，《论系统工程》，1982年什么是系统？设计师眼中系统传感器控制器做动器特定物理域，以部件为核心……嵌入式软件上述组成部分最终会集成为有机整体传感器s控制器做动器工作环境工作模式嵌入式软件安全需求各组成部分在系统中相互交互与作用传感器控制器做动器工作环境工作模式嵌入式软件安全需求关键问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ：“系统”的性能如何判断?用仿真手段分析系统性能用真实产品实验用数学模型实验Simulation虚拟验证提升性能降低风险系统用物理样机实验解析计算仿真尽早解决问题十分必要110 102 103 104 阶段成本 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 解决设计问题措施、成本与产品的开发过程的关系概念 设计 产品 市场解决设计问题的成本随着开发过程呈指数级增长越早发现设计问题，解决方法就越多若后期才发现问题，解决的措施就大大减少，难度也会大很多基于虚拟原型的仿真，是在早期发现设计问题、研究解决措施的最佳手段PMSMabcmech_rv高保真3D数模到系统模型的转换降介模型（ROM）！高保真3D数模基于数据的系统级模型如何转换？ROM：降介模型，保留了原高阶模型的主要特性，尤其是全3D仿真对应的物理域特性。适合于加速3D仿真的速度ROM→3D仿真适合于高精度系统仿真分析ROM→Systems仿真适合于没有经验的用户拓展设计领域ROM→仿真民主化注:ROMs与具体设计强关联，并不属于“库”，必须对每一个设计进行单独的提取。什么是ROM?ANSYSSystemTool(orotherSystemtool)TrainingDatafromANSYSANSYSROMModelANSYSROMExtractionToolROMExtractionSystemSimulationDataROMConsumption时间：数天时间：几分钟时间：几分钟/秒参扫ROM创建ROMBuilder/3DsolverROMConsumption3DsolversandSystemANSYSROMpost-processing(3D)ROM 工作流程 财务工作流程表财务工作流程怎么写财务工作流程图财务工作流程及制度公司财务工作流程 参扫ANSYSSource(3D)Tool3DSimulationDataTrainingDataGeneration11ECEROM参考资料：https://drive.google.com/a/ansys.com/file/d/0B5_KzSQBzDsfeDBwQ3ZSMGNhOW8/view?usp=sharing分布参数→集总参数（B，J，D→Flux,Current,Torque）；高速度：电路模型；高精度：以场分析为基础，“黑盒子”系统仿真分析模型。电气机械ECEROM提取原理abc𝜽𝒎𝜽𝒊电流[A]𝜃𝑖[deg]磁链[Wb]𝜑𝑑𝐼,𝜃𝑖 𝑤ℎ𝑒𝑟𝑒𝜃𝑚=180deg转矩和磁链随角度和电流变化特性转矩磁链ECEROM提取特点提取步骤：不需设置“Optimetrics”设置不需要使用DSOECE参数扫激励设置为外电路ECE模型和Simplorer可实现动态链接LPhaseALPhaseBLPhaseCLPhaseDLPhaseELabelID=VIA0.000384049H*Kle4.65825ohmLA RALabelID=VIB0.000384049H*Kle4.65825ohmLB RBLabelID=VIC0.000384049H*Kle4.65825ohmLC RCLabelID=VID0.000384049H*Kle4.65825ohmLD RDLabelID=VIE0.000384049H*Kle4.65825ohmLE RED48D57VS_67DModel1SModel1ModelModel通过“Transient”求解器提起模型的静态参数用户可保留绕组配置，匝数用户可保留对称性设置能够提取直线/旋转模型的ECE模型R16支持的模型旋转模型(ECEW,ECE3,ECER)电感(ECEW)ECE模型提取特点R17已扩展到直线运动和变压器R17模型提取扩展到直线运动和变压器ECEW_Model:onewindingmodel(R16)ECE3_Model:three-phasemodel(R16)ECER_Model:rotationmodel(R16)ECEL_Model:linearmotionmodel(R17)ECET_Model:transformermodel(R17)ECE模型格式Simplorermodelinfile.smlLook-uptableoutputVHDLmodel(ia,ib,ic)Transformation FEA(a,b,c)Transformation(a,b,c)(d,q,0)(Ld,Lq,m)(id,iq)(i,i)(im,)oniatlumsiemsystevidr-eorerplmSiMBSE拓展工程需求：MIL,SIL,HIL（通过基于模型的设计扩展到系统）Maxwell功能：ECE（等效电路输出）ControllerETAS,NI,Opal-RTe-driveMaxwellECEmodel10-20kHz100-50µs850nsFPGAbasede-model(ETAS,NI)SIL(Software-In-The-Loop)EmbeddedSoftwareHIL(Hardware-In-The-Loop)ECU-Hardware该功能在R17中已拓展至变压器和作动器CFD/Mechanical：通用工具，计算精确度高计算量巨大，难以用于系统分析ROM：能有有效降低计算规模、压缩计算时间100~1000倍以上的加速是系统分析的重要手段LTI/SVDROM瞬态/线性ROM上述技术已经成熟并在实际工程中有大量应用LTI(线性时不变)与SVD(奇异值分解)ROMs均属于上述技术的产物不同的ROM生成方法线性非线性稳态瞬态19ROM模型-电池模块热响应方法1：热网络结果需要进行校核精度受到一定影响方法2:LTI/SVD结果不需要校核精度跟CFD方法一致LTIttStepInputStepResponse1输入#2创建CFD/FEA模型输入#1…输入#1系统响应输入#n系统响应ROM模型生成输入#n真实的输入(结合输入#1,#2,…#n)真实输入的系统响应CFD/FEA求解输入#2系统响应CFD/FEA求解ROM求解ROM前处理ROM仿真第一步第二步…瞬态/线性ROM生成过程IPM电机ECEROM提取参考案例将电机D轴与A相绕组的轴线对齐保持其他瞬态参数设置不变，如绕组、模型深度、对称性等。IPM电机：设置初始位置对其角A(-r)DA(-r)D2.将激励的连接方式修改为外电路这一步设置与电机实际需不需要设置外电路无关，ECE提取过程受外电路控制。IPM电机：将激励设置为外电路3.编辑外电路删除从RMxprt自动生成的Maxwell外电路所有部件；添加”ground“模块；对三相电机添加“ECE3”模块进行电流扫描；添加“ECER”模块尽心位置扫描。IPM电机：编辑外电路ModelECE3_Model1ModelECERModel12.添加ECE模型1.添加地 0ECE3参数设置设置三相绕组名称，必须与Maxwell设置对应；设置电流扫描区间(1A,10)，10个点，步长1A；Set“PhAngIntervals”为2,软件内部将对DQ轴电流进行（+~-）的对称扫描，如下列所示：□Id=[-10,-9,-8,-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]Iq=[-10,-9,-8,-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]IPM电机：参数化扫描设置ECER参数设置在所有“平衡”的案例中，需要对模型进行60度扫描；设置“RotAngMax”等于60度电角度；设置“RotAngIntervals”为合理的数字，如默认的12；设置“Poles”等于模型的实际极数。IPM电机：参数化扫描设置自动将60°数据进行重构：PhaseA重构:A,-B,C,-A,B,-C,A,-B,C,-A,B,-CPhaseB重构:B,-C,A,-B,C,-A,B,-C,A,-B,C,-APhaseC重构:C,-A,B,-C,A,-B,C,-A,B,-C,A,-BIPM电机：60°模型扫描PhaseA重构60°机械角度扫描对输入参数进行扫描以计算磁链和转矩输入参数扫描DQ扫描总的变量数量：(2*CurrIntervals+1)^2*RotAngIntervals(2*10+1)^2*12=5292三相扫描总的变量数量：21^3*12=111,132所以，采用DQ扫描可显著降低提取时间！保存Maxwell工程文件，打开或者关闭均可。进入Simplorer，进行如下操作：SimplorerCircuit>Subcircuit>MaxwellComponent>AddEquivalentCircuit选择与ECESolution对应的Maxwell工程；选在“择与ECESolution对应的Maxwel弹出的对话框中选择Show>PiTransient(Fast)”必须默认勾选，l设计；nDescriptio然后单击“Exn；tractEquivalentCircuit”，确定。ECE模型与Simplorer进行集成3.搭建系统仿真分析模型必须设置模型的相电阻(ra0)和端部漏感(la0)。ECE模型与Simplorer进行集成0speedPulse0Pulse1Pulse2Pulse3Pulse4Pulse5e1e2SPICE_D1SPICE_D2SPICE_D3SPICE_DSPICE_D7SPICE_D8SPICE_D9SPICE_Ds1s2s3s4SM_ROT+1+the52.5degstartpointis0inmodelhereFM_ROT1A0 X0 NA TB0 Z0BC0 Y0SPICE_D11 C ROT1ROT1 ROT1ROT200 04 s5 SPICE_D6AAIABA N VIB + 0vm1CAIC10 SPICE_D12SPICE_D5 s6 CCC_0 CCC_1 CCC_2 CCC_3 CCC_4 CCC_531ECE电路模型VSMaxwell瞬态仿真分析模型SRM电机ECEROM提取参考案例SRM电机：如何进行ECE模型提取？4相!!!，每相N个采样点；1个旋转轴，M个采样点。全模型扫描需要完成N4M个工作点扫描模型提取时间预估:每相10个采样点；旋转轴20个采样点；共计200,000个采样点；每个采样点仿真5sec=12天(不调用DSO)。SRM电机：ECEModelSetupA相绕组电感计算激活A相绕组的磁链只与A相的设置相关SRM电机各相绕组相对独立：采样对象由多相简化到1相：N4→N1；B—D相数据可通过A相复制而来，然后添加固定机械角度延迟。1.将A相与磁链最小位置对齐严格说并无必要，但是大多数SRM电机电路以上述位置作为控制策略判断的标准；保持其他瞬态参数设置不变，如绕组、模型深度、对称性等。SRM电机：对其磁链最小位置2.将激励设置为外电路删除B,C,D等不必要的相SRM电机：将激励设置为外电路3.编辑外电路为A相添加ECEW模块，用于电流扫描；添加ECER模块用于位置扫描。SRM电机：编辑外电路00LPhaseALPhaseBLPhaseCLPhaseDLB RBLC RCLD RDLabelID=VIA0.000599669H*Kle4.20481ohmLA RALabelID=VIB0.000599669H*Kle4.20481ohmLabelID=VIC0.000599669H*Kle4.20481ohmLabelID=VID0.000599669H*Kle4.20481ohm+LabelID=V18+LabelID=V19+LabelID=V20+LabelID=V211V 1V 1V 1V-1 -1 -1 -1LabelID=IVc1LabelID=IVc2LabelID=IVc3LabelID=IVc4100ohm 100ohm 100ohm 100ohmR22 R23 R24 R25-+LabelID=V30110V+-LabelID=V31110VD32D33D34D35D36D37D38D39D40D41D42D43D44D45D46D47VS_48VS_49VS_50VS_51VS_52VS_53VS_54VS_55ModelDModel1ModelVSModel1ModelModelECEW模块设置指定WindingName为PhaseA,，必须与Maxwell中的名称一致；指定电流扫描区间(1A,20)，本案例中电流扫描不为负；ECEW没有SweepTypes选项，所以电流扫描将按照实际的设置进行扫描，具体例子如下所示：Ia=(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20)SRM电机：ECEW模块设置ECER模块设置对于SRM电机，位置扫描必须至少为1对极；本案例电机为6极，所以扫描的最小区间为60°；设置RotAngIntervals为合理的值；设置Poles为2倍的实际物理Poles,本案例设置为12.ECER模块假设仿真分析结果将按照一个极对数(120deg)进行全模型重构，但是实际仿真分析的时候只扫描了1个极，所以模型的duplication需要设置为12.SRM电机：ECER模块设置6极SRM电机：电气对称1234656极电机123456由于机械特对称，只需要进行60°机械角的扫描。60mech.degreessymmetry对于SRM电机：设置Poles=2倍物理PolesSRM电机：电气对称性12极/60°机械角重构与实际工况一致输入参数扫描新方法扫描总的变量数量：(CurrIntervals)*RotAngIntervals(20)*60=1200绕组扫描总的变量数量：:20^4*60=9,600,000所以，采用新方法扫描可显著降低提取时间！1.设置方法与IPM电机设置方法完全一致。PhaseA模型需要复制4次(PhaseA~PhaseD)；确保添加绕组的相电阻和端部漏感(ra0,la0)；PhaseB,C,D设置的时候可依次增加45机械角度。ECE模型与Simplorer进行集成00A_pA_mB_pB_mROT10ROT10D_p+speede1e2C_pSPICE_D8C_mSPICE_D9SPICE_D10SPICE_D11SPICE_D12SPICE_D13SPICE_D14SPICE_D15s1SPICE_D1s2SPICE_D2s3SPICE_D3s4SPICE_D4s5SPICE_D5s6SPICE_D6s7TFM_ROT1MASS_ROT1+SM_ROT1A0 ROT1A0X0ROT1ROT2A0X0ROT1ROT2A0X0ROT1ROT24.006.008.0010.00Time[ms]X0 ROT2 17.50D_mA_pA 15.00IAA_mB_pAIBB_m 10.00][AC_pAIC 1YC_mD_pA 5.00IDSPICE_D16 D_m-0.00SPICE_D7s80.00 2.00Pulse0 Pulse1 Pulse2 Pulse3CurveInfoIA.ITRIB.ITRIC.ITRID.ITRCurrent(PhaseA)ImportedCurrent(PhaseB)ImportedCurrent(PhaseC)ImportedCurrent(PhaseD)Imported44ECE电路模型VSMaxwell瞬态仿真分析模型电池包ECEROM提取参考案例ACT：BatteryDesignToolkitANSYSAPPStore中新的“系统”APPANSYSACT: 从网站下载各类APPView>ACTExtensions>Wizardshttps://appstore.ansys.com/shop/ACTApps_act%20appsSimplorer中ACT管理:位置:适用于ANSYS产品的Toolkits对于Simplorer,可以找到如下Toolkits：器件库（免费&收费)具体应用Toolkits(使用 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 、模型、演示案例)单体电池等效电路模型(ECM)仿真结果 测试结果参考文献：X.Hu,L.Collins,S.Stanton,S.Jiang,"AModelParameterIdentificationMethodforBatteryApplications",SAE2013-4018-1529.单体电池ECE等效电路模型电池包封装ECE等效电路28块单体电池组成电池组4块电池组组成电池封装电池封装等效电路模型ECE仿真结果电池包封装ECE等效电路模型ECMExtractionToolkitECE工具包使用流程通用ROMBuilderR18引入通用模型ROM生成工具预计R18.1正式发布，敬请关注……ROMBuilder适用于所有的求解器，可生成响应面ROMs，静态/瞬态ROMs，具备ROMViewing功能。适用于静态仿真（静态ROMBuilder）与瞬态仿真（瞬态ROMBuilder）。ROMBuilder具有独立的solver，借助于“机器学习技术”（SVD）生成ROMs.一期发布的产品（R18）主要针对Fluent进行静态ROM的提取。2017年及后期重点进行所有求解器的ROM提取，尤其是瞬态ROM的提取。系统集成ANSYSSimplorer电子冷却ANSYSIcepak动力学ANSYSMechanicalRBD嵌入式软件/HMISCADESuite/SCADEDisplay结构ANSYSMechanical流体力学ANSYSFluentLF电磁ANSYSMaxwell电气寄生参数ANSYSQ3D关联与相互作用HF/SI电磁ANSYSHFSS/SIwave协同仿真降介模型激励回推感谢聆听!