模型降階的案例
基于Simcenter-Amesim加速仿真的模型降階案例
因此，在模型中去除孔口容腔元件減少了系統狀態變量的數量，以及與之相關的特征值數量。
圖6 基準模型和物理降階模型仿真結果對比
基準模型和物理降階模型仿真結果對比如圖6所示，由第二個子圖可看出結果曲線基本重合，降階帶來的誤差可以忽略不計，但仿真速度顯著提高，統計結果表明CPU時間減少了近70倍。5865秒（1小時38分鐘）的完整飛行任務現在可以在0.586秒內執行，降階后的模型單次仿真的CPU時間不到1秒。
3. 機器學習降階
另一種比較成熟的模型降階方式是使用機器學習方法創建代理模型。Simcenter Amesim配備了神經網絡生成器，這是一種能夠從Simcenter Amesim模型或外部數據集創建人工神經網絡模型的工具。執行以下3個主要步驟來創建神經網絡降階模型：
(1)用于訓練和驗證的數據集導入
(2)神經網絡的定義（輸入、輸出、參數定義）
(3)使用數據集訓練和驗證神經網絡
為了創建用于訓練和驗證的一致性數據集，我們對基準模型進行修改，讓系統的邊界條件在一定的數值范圍內隨機變化。輸入邊界條件包括高度、馬赫數、燃油流量和主軸轉速；輸出變量是軸扭矩和渦輪入口處的溫度，修改后的模型如圖7所示。
圖7用于創建數據集的發動機模型
圖8為生成的數據集圖，左邊是輸入，右邊是輸出。鑒于仿真目的集中在低頻動力學上，選擇了一個靜態神經網絡模型進行訓練。圖9為驗證步驟，整體訓練和保真度指數為98%。神經網絡生成器的結果是嵌入神經網絡模型的組件，將生成的組件進行替換得到如圖10所示的仿真模型。
展開 永磁同步電機降階模型抽取和矢量控制算法仿真
電機模型降階后通過*.sml file形式得到ECE降階模型，在控制系統中參與矢量控制算法仿真，永磁同步電機矢量控制系統聯合仿真模型如下圖所示。
永磁同步電機矢量控制系統聯合仿真模型
7 總結
通過對永磁同步電機降階模型抽取得到數據表，等效抽取的結果是基于有限元計算得到的，在控制系統聯合仿真過程中只需通過查表的方法就能快速得到電機得性能，既保證了精度又保證了速度。在控制系統聯合仿真過程中具有重要的意義。同時將電機模型與控制系統進行系統性聯合仿真將有助于提高仿真準確度，為進一步優化電機本體及控制器策略提供了重要的參考意義。
展開 永磁同步電機降階模型抽取和矢量控制算法仿真
電機模型降階后通過*.sml file形式得到ECE降階模型，在控制系統中參與矢量控制算法仿真，永磁同步電機矢量控制系統聯合仿真模型如下圖所示。
永磁同步電機矢量控制系統聯合仿真模型
7 總結
通過對永磁同步電機降階模型抽取得到數據表，等效抽取的結果是基于有限元計算得到的，在控制系統聯合仿真過程中只需通過查表的方法就能快速得到電機得性能，既保證了精度又保證了速度。在控制系統聯合仿真過程中具有重要的意義。同時將電機模型與控制系統進行系統性聯合仿真將有助于提高仿真準確度，為進一步優化電機本體及控制器策略提供了重要的參考意義。
展開 今晚 | ANSYS官方永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真直播
用戶先采用ANSYS有限元軟件，設計出性能優異的電機本體，然后采用ANSYS特有的電機降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統仿真軟件，在系統仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統與電機本體的最佳匹配，在開發初期就可以對電機本體和控制系統作出有效評估。
對于只設計電機控制系統的用戶，也可以向其電機供應商索取與實際電機對應高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優化。電機ECE模型只高精度體現電機外部特性，而不會泄露供應商實際的電機設計參數，在有效保護各方知識產權的同時，又促進了電機設計生產廠家和控制器設計生產廠家的高效合作。
主要內容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統仿真平臺介紹
2. ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取方法
3. ANSYS 結合電機本體高精度降階模型的矢量控制算法實現方法
報名方式
手機端請掃描二維碼報名
或者點擊報名：http://event.31huiyi.com/1727650456/index?c=jishulink
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ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真丨附招聘
用戶先采用ANSYS有限元軟件，設計出性能優異的電機本體，然后采用ANSYS特有的電機降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統仿真軟件，在系統仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統與電機本體的最佳匹配，在開發初期就可以對電機本體和控制系統作出有效評估。
對于只設計電機控制系統的用戶，也可以向其電機供應商索取與實際電機對應高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優化。電機ECE模型只高精度體現電機外部特性，而不會泄露供應商實際的電機設計參數，在有效保護各方知識產權的同時，又促進了電機設計生產廠家和控制器設計生產廠家的高效合作。
主要內容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統仿真平臺介紹
2. ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取方法
3. ANSYS 結合電機本體高精度降階模型的矢量控制算法實現方法
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ANSYS官方招聘信息
招聘 | ANSYS合作伙伴正在招募電磁仿真應用工程師
ANSYS是工程仿真解決方案的全球領導者，致力于通過 “無所不在的仿真” 打造健康可持續的生態圈，這離不開客戶、合作伙伴、高校以及各相關組織的積極參與和合作，如今，ANSYS在中國已經與40多家合作伙伴建立了長期穩定的合作關系。
展開 電子熱管理CFD求解：AEDT Icepak降階模型，動態熱管理及快速優化解決方案【8月5日直播】
8月5日，Ansys官方研討會『AEDT Icepak降階模型：動態熱管理及快速優化解決方案』從AEDT Icepak降階模型出發，講解動態熱管理及快速優化解決方案，下滑預約學習??
時間：8月5日（星期二），16：00-17：00
內容簡介：在電子設備行業中，隨著3DIC（三維集成電路）技術的快速發展，動態熱管理成為確保設備性能與可靠性的關鍵。為應對傳統熱仿真方法在復雜3DIC結構中計算量大、耗時長的挑戰，AEDT Icepak的ROM（降階模型）技術提供了一種快速且高精度的熱仿真解決方案。該技術通過一維ROM和三維ROM靈活應對不同熱管理場景：一維ROM適用于簡化的熱傳導分析，三維ROM則能處理復雜的熱對流和熱輻射問題。憑借ROM技術，工程師可在不犧牲精度的前提下顯著提升熱仿真速度，加速設計迭代，為3DIC的高效熱管理提供強大支持，成為行業熱仿真領域的突破性工具。
講師：
廉海潯 | Ansys應用工程師主管
同濟大學動力工程碩士。在熱管理，多物理場耦合有豐富的仿真經驗，目前負責Icepak的產品支持及多物理場解決方案的研究和推廣。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
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技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
仿真服務、Ansys 2025R1系列往期錄播免費領取，更多資料，掃碼添加技術鄰客服詳細咨詢~
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●HFSS 3D Layout：輕松實現從系統級求解芯片設計
●智能網聯時代，電磁仿真如何 “打全場”？
展開 降階模型 | 結構仿真融合數字孿生平臺助力突破安全難題
該圖顯示了Ansys Twin Builder基于仿真的數字孿生平臺中參數化場歷史降階模型（SROM）的應用情況，其中輸入常量輸入到ROM中，輸出用于驅動瞬態結構可視化。這樣的設置，可實現高效的實時仿真與分析
LS-DYNA軟件可以借助代理模型
LS-DYNA軟件為使用這種耦合方法解決大規模安全難題奠定了基礎。在Ansys結構解決方案中，LS-DYNA軟件在應對這些類型的挑戰時具有明顯的優勢，因為它是一款由多個多物理場求解器組成的有限元分析（FEA）程序。
“與那些通常只在某一物理領域表現強大的其他求解器不同，LS-DYNA軟件的能力來源于多個物理領域的集成，”Ansys首席研發工程師Anirban Basudhar表示，“它支持強耦合，以及整體耦合，可同時求解各種物理場，進而可提高分析結果的準確度。”
因此，LS-DYNA軟件非常適合分析短期、瞬態、高度非線性的動態事件，其中包括車輛碰撞測試、跌落測試以及可能需要考慮沖擊影響（如爆炸）的國防應用。然而，對這些事件進行仿真通常需要大量的計算資源。
這就是Twin Builder軟件的降階建模（ROM）功能的用武之地。其在LS-DYNA軟件中用作有限元模型中的代理模型應用，可替換更復雜的結構，從而可在不降低準確性的同時，節省仿真時間。
Ansys LS-DYNA非線性動力學結構仿真軟件在側碰場景中的假人模型
Twin Builder ROM技術助力突破難關
計算仿真結果時，LS-DYNA軟件的工作原理是對物理模型進行離散化。要獲得準確的結果，這種離散化通常就需要非常精細，進而會提高計算成本。
這些ROM的最大優勢是：它們可簡化高保真度的復雜模型。
展開 Twin-Builder—系統級多物理域數字孿生平臺
產品介紹
多物理域多語言建模與仿真
Twin Builder支持以多種方式實現多物理域系統模型集成，能實現電力電子、數字和模擬控制、流動與傳熱、動力學、液壓等復雜系統的建模仿真。具備Modelica、VHDL-AMS、SPICE、C/C++等多種建模語言與模型庫；具備與不同專業學科設計與分析軟件的接口，可實現多物理域系統聯合仿真；具備結構、流體、電磁、熱等3D有限元模型降階功能，建立降階模型，用于與1D模型進行快速聯合仿真；通過標準開放接口FMI與第三方工具進行系統集成；可實現與嵌入式軟件設計開發平臺ANSYS SCADE集成。
三維模型降階
Twin Builder應用模型降階技術將三維仿真模型降階為一維物理原型級模型，與其他系統模型進行無縫集成，實現兼顧精度和效率的系統仿真，并支持實時仿真。Twin Builder與ANSYS其他場仿真軟件的接口，使三維模型降階的操作更為便捷。
Twin Builder模型降階模塊可根據用戶需求，生成各類降階模型，包括靜態、動態降階模型，線性、非線性降階模型，同時集成降階模型的仿真系統可實時、高效的輸出被研究對象的流體、結構、磁等物理場信息。
基于高保真模型的虛擬測試
Twin Builder不僅可以集成嵌入式控制軟件和HMI設計，還支持模型在環（MiL）與硬件在環（HiL）測試。使用Data Connector模塊可將Twin Builder中的高保真模型與半實物測試平臺進行數據交互，并可集成降階模型實時計算測試對象的物理場變化情況，以獲得更全面的測試結果。
展開 Twin Builder—系統級多物理域數字孿生平臺
產品介紹
?? 多物理域多語言建模與仿真
Twin Builder支持以多種方式實現多物理域系統模型集成，能實現電力電子、數字和模擬控制、流動與傳熱、動力學、液壓等復雜系統的建模仿真。
具備Modelica、VHDL-AMS、SPICE、C/C++等多種建模語言與模型庫
具備與不同專業學科設計與分析軟件的接口，可實現多物理域系統聯合仿真
具備結構、流體、電磁、熱等3D有限元模型降階功能，建立降階模型，用于與1D模型進行快速聯合仿真
通過標準開放接口FMI與第三方工具進行系統集成
可實現與嵌入式軟件設計開發平臺ANSYS SCADE集成
?? 三維模型降階
Twin Builder應用模型降階技術將三維仿真模型降階為一維物理原型級模型，與其他系統模型進行無縫集成，實現兼顧精度和效率的系統仿真，并支持實時仿真。Twin Builder可與ANSYS其他場仿真軟件進行直接接口，操作便捷。
Twin Builder模型降階模塊可根據用戶需求，生成各類降階模型，包括靜態、動態降階模型，線性、非線性降階模型，輸出接口數據、輸出場數據降階模型。
?? 嵌入式軟件集成與驗證
Twin Builder可以集成嵌入式控制軟件和HMI設計，支持模型在環(MiL)設計與控制策略優化的協同仿真，以及對虛擬系統中真實嵌入的代碼進行軟件在環(SiL)驗證時的代碼導入，使用物理系統模型測試嵌入式控件的性能。與SCADE套件和SCADE Display的緊密耦合，可在軟件操作期間進行交互式監控和調試。提供流行嵌入式控制設計工具，包括SCADE工具套件和Matlab/Simulink的接口。
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產品介紹
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多物理域多語言建模與仿真
Twin Builder支持以多種方式實現多物理域系統模型集成，能實現電力電子、數字和模擬控制、流動與傳熱、動力學、液壓等復雜系統的建模仿真。具備Modelica、VHDL-AMS、SPICE、C/C++等多種建模語言與模型庫；具備與不同專業學科設計與分析軟件的接口，可實現多物理域系統聯合仿真；具備結構、流體、電磁、熱等3D有限元模型降階功能，建立降階模型，用于與1D模型進行快速聯合仿真；通過標準開放接口FMI與第三方工具進行系統集成；可實現與嵌入式軟件設計開發平臺ANSYS SCADE集成。
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三維模型降階
Twin Builder應用模型降階技術將三維仿真降階為一維的物理原型級的模型，與其他系統模型進行無縫集成，支持實時仿真。Twin Builder可與ANSYS其他場仿真軟件進行直接接口，操作便捷。
Twin Builder模型降階模塊可根據用戶需求，生成各類降階模型，包括靜態、動態降階模型，線性、非線性降階模型，輸出接口數據、輸出場數據降階模型。
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嵌入式軟件集成與驗證
Twin Builder可以集成嵌入式控制軟件和HMI設計，支持模型在環 (MiL) 設計與控制策略優化的協同仿真，以及對虛擬系統中真實嵌入的代碼進行軟件在環 (SiL) 驗證時的代碼導入，使用物理系統模型測試嵌入式控件的性能。與SCADE套件和SCADE Display的緊密耦合，可在軟件操作期間進行交互式監控和調試。提供流行嵌入式控制設計工具，包括SCADE工具套件和 Matlab/Simulink的接口。
展開 基于仿真的數字孿生系統構建與應用
技術服務
?數字孿生模型構建
? 建模規范構建
? 多學科系統建模
? 有限元模型降階
? 異構模型集成
? 模型修正與更新
? 虛實交互接口開發
? 模型實時化
?數字孿生應用開發
? 系統指標分解與驗證
? 產品系統性能優化
? 產品故障注入仿真
? 產品虛擬試驗驗證
? 產品狀態監測與健康管理
? 產品全流程研發平臺開發與集成
系列專題
更多關于數字孿生詳細技術以及在具體工程實踐中的應用案例的介紹，敬請關注我司的數字孿生專題。
?概述-基于仿真的數字孿生系統構建與應用
?關鍵技術-機電產品多學科建模與集成
?關鍵技術-三維有限元模型降階與集成
?關鍵技術-復雜模型實時化
?關鍵技術-數字孿生模型的關聯與追溯
?關鍵技術-物理產品與數字模型的虛實交互
?典型應用-系統指標分解與驗證
?典型應用-機電產品設計驗證與優化
?典型應用-機電產品虛擬試驗
?典型應用-機電產品智能運維
展開 
《AI重構仿真：Smart-ROM如何實現“秒級”物理場分析？》
一、Smart-ROM降階模型構建
Step1：樣本空間構建
用戶導入仿真數據并定義樣本
圖 仿真數據導入
圖 導入數據查看
Step2：降階模型訓練
用戶選擇AI降階算法和調參模式，支持算法超參自調優與用戶自定義
圖 AI算法超參自定義
Step3：降階模型驗證
對訓練好的降階模型進行驗證，滿足精度要求后進行封裝與導出（exe、dll、FMU）
圖 降階模型精度對比
圖 降階模型驗證
二、Smart-ROM功能特點
? 豐富的數據接口
提供豐富多樣的數據接口，仿真軟件接口包含Fluent、Mechanical、Comsol、Abaqus、Infolytica、Nastran等，試驗數據接口包含csv、txt等。
? 適應不同類型、不同變量的模型降階
支持結構、電磁、流體、熱及多物理場耦合仿真模型的降階，支持線性/非線性、靜態/動態試驗數據降階。
? 豐富的智能降階算法
提供各種類型的智能降階算法，包含克里金插值、徑向基函數、深度神經網絡、優化神經網絡等，對不同體量、不同復雜度的仿真模型具備較好的適應性與泛化能力。
三、電力設備數字孿生場景的應用實踐
在電力裝備的智能運維領域，為實現對換流變壓器套管運行狀態的實時、精準洞察，某項目引入Smart-ROM，構建了基于仿真數據驅動的數字孿生體。通過采集歷史仿真與工況數據，利用AI降階技術，訓練出秒級響應的高精度代理模型。該模型能夠根據實時的負載率與環境溫度（IoT數據輸入），動態預測套管全空間的溫度分布與機械形變，實現從“離線仿真”到“在線鏡像”的跨越。
展開 AI如何幫助工程仿真和設計提效？| Altair臺歷免費領活動
后續有新的變量組合，即可預測風壓損失、最大溫度等指標，還可以基于學習模型做尋優，得出最佳高度、厚度等參數信息。</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/x0yLiaf5fF6ynTjcFIMnLY0cpJEY1vN6hWndTPibEt6aLY0mICdBUnKDKpntoYfFIqrvJ94aGFZGEJ8PBKylz0nQ/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><strong>2.基于AI和經典系統理論的模型降階，數字孿生關鍵技術</strong></p><p><br></p><p>以往研究問題要么做實驗要么做仿真，但是現在如果已經有以往的經驗，就可以用romAI技術做模型的降階了。</p><p>降階模型的應用場景非常多，比如數字孿生里給一個新的輸入，要立馬知道輸出的場景，就可以用romAI的降階模型代替實際模型。或者在一些多學科優化、多學科仿真，計算時間非常長，遇到需要減少計算量的問題，就可以通過降階模型把時間降下來。</p><p>romAI模型有不同的輸出，可以輸出一些通用格式放到系統仿真的產品里。這個本身是一個多學科的問題，比如車在行駛的時候是機構運動，鏟斗在鏟物料的時候是一個離散元的問題，液壓裝置的控制又是一個液壓的問題，如果要去跑一個多學科偶合的仿真計算，計算量非常大。</p><p>這里最花時間的就是離散元仿真，我們通過調整不同的鏟斗速度、角度，去計算散料對于鏟斗的載荷，最終從結果里面整理出一張詳細的表格。這個表就可以作為降階模型的輸入，做了降階之后，就可以把離散元這個學科拿掉，直接通過romAI降階模型快速反饋，相當于一個學科通過降階模型被替代了，能夠大范圍的降低計算量，節省非常多的計算時間。
展開 基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
1 控制器的前處理
1.1 控制器結構降階處理
對5.5 k W控制器進行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發熱不嚴重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進行分離，防止后期網格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導致網格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網格設置
網格劃分的好壞直接關系到計算的結果和計算時間的長短，所以在進行網格劃分的時候，優先選擇曲面狀的物體進行網格劃分，這樣在網格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。對其他規則體選擇自動劃分或者是六面體網格劃分即可。
圖2 控制器模型降階
對水冷板的水道進行網格劃分時，要使用兩種網格的劃分方式，一是水冷板的外殼選擇六面體網格的劃分；二是單獨對水冷板水道部分使用多區域式網格劃分，并為其添加膨脹層。這里添加膨脹層是因為網格模仿了內部的流體，它其實外面還有一層墻壁，墻壁與流體之間有相互作用，導致靠近墻壁的粘滯效應比較顯著，會出現紊流現象，為捕捉此處的梯度變化所以采用局部加密的辦法，也就是添加膨脹層。
以命名的方法設置速度入口Inlet、壓力出口Outlet，方便在流體模塊時，軟件能夠自動讀取水冷板的進水口和出水口。單元網格尺寸為0.002 m，其網格劃分選擇情況如圖3所示。
2 控制器穩態熱分析
先使用穩態熱模塊導入已經處理好的降階控制器模型，之后進行工程數據的修改，添加熱材料鋁、硅等并將其進行對應匹配，外殼選用鋁，發熱器件選擇硅。
展開 CAE與AI新融合--西門子工業裝備人工智能應用領域新實踐【研討會預約】
西門子順應行業新趨勢，嘗試將Simcenter與AI相結合，在設計生成、模型降階、控制系統開發等諸多環節都加入了AI工具。如 Simcenter Reduced Order Modeling 就是基于AI的模型降階工具。它可根據批量生成的或歷史仿真數據及測試數據，基于神經網絡等技術構建、驗證和導出降階模型。更多與此相關的內容可鎖定本期推文推薦的研討會，預約了解。
3月20日，西門子工業裝備系列會議第四場如期開啟， 本次以“工業裝備Simcenter人工智能應用領域新實踐”為議題，探討AI與CAE相結合能給工業設備行業帶來怎么樣的新變化。 參會另有好禮相送， 下滑了解預約??
在線研討會（第四場）
參會贏好禮
本場研討會為西門子工業裝備AI主題系列會議第4場，全系列會議涵蓋研發、制造及服務全業務鏈，與數字孿生、AI技術深度融合；探討行業前沿議題！下方海報掃描<報名碼>了解預約全9場會議！
參會學習本系列會議福利多多。單場參會互動有幾率得西門子定制保溫杯；累積學習一定場次可兌豐富實物禮品，下方海報查看具體規則參與活動，感興趣添加<活動客服>咨詢。
*如您較晚看到本活動，可使用在會時長抵到會場次，具體添加活動客服咨詢
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技術鄰簡介:
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
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