如何在JMAG-Designer中创建JMAG-RT模型并进行控制仿真
1、 概述
电机设计中，我们在评估电机本身性能的同时还需要评估整个系统的性能。电机本体与控制系统的耦合也是工程师需要关注的项目。jmag-designer效率图分析study可以创建高精度的jmag-rt模型。该模型可与控制系统在jmag中进行控制仿真，从而有效评估系统性能。 本文介绍如何在jmag-designer中创建jmag-rt模型，并使用创建的模型来运行连续的控制仿真。
2 、功能描述
jmag-rt是一种基于jmag-designer有限元法（fem）分析结果来创建分析数据的工具，可用于电路/控制仿真。电路/控制仿真可使用基于等效电路的电机模型来分析电机的各种特性（几何结构、材料等），分析速度快但精度低。直接通过jmag-designer与控制电路耦合进行电机特性分析，能够精确求解。然而由于每一步计算都需要进行有限元分析，会导致分析时间过长。jmag-rt在进行快速电路/控制仿真的同时能够兼顾有限元分析的电机特性。jmag-rt在电机有限元分析结果中获得所需的电机参数（线圈磁链、电感、电阻等），为电路/控制仿真创建专用数据模型（以下称为jmag-rt模型）。因此在电路/控制仿真中，可使用jmag-rt模型考虑电机特性。jmag-rt模型创建完成之后可直接在控制电路中使用，在控制仿真时无需再次进行有限元分析。
图1 使用jmag-rt模型进行控制系统仿真
效率图分析study专用于创建电机效率图，有以下三种效率图计算模式：
ø速度优先模式：计算快、操作简单、精度尚可
ø精度优先模式：计算慢、操作复杂、需要搭建控制电路、精度很高
ø降阶模式：计算很快、操作简单、精度一般
本文选择速度优先模式进行效率图求解。其中[phase inductance (for rtmodel export)]功能可以用于创建jmag-rt空间谐波模型。输出的jmag-rt空间谐波模型可用于其它分析组中的study。可在效率图分析study的[response table creation]对话框中[speed priority]选项卡中创建此设置。
当输出rtt文件并连续运行其他study时，电路中的jmag-rt模型组件用于参考分析组内的效率图分析study。输出rtt文件需要jmag-rt许可证。
3 、仿真流程
效率图分析study和集成分析study在本文案例文件中已创建完成。本文将展示如何在集成分析study中使用参考效率图分析study生成的rt来进行电机控制仿真的过程。模型信息如图2所示。
图2 电机模型 3.1 创建分析组 在jmag-designer中打开上文提到的仿真模型，在[project manager]树中右键选择[project]，点击[create analysis group]，如图3所示。
图3 创建分析组
在弹出的对话框中，将分析组按照图4设置。
图4 分析组设置
3.2 设置响应表
检查效率map分析study。在模型中找到[projectmanager]树中的[project]下[2dmodel:]>[study:]，即为效率map分析study。在study中[create response table]上选择右键[edit]，此时弹出响应表对话框。
确认计算模式是否为速度优先模式，并检查[inductance calculation]设置中，是否选择[phase inductance(for rt model export)]作为电感计算方法，如图5所示。确认无误后点击[ok]。
图5 电感计算方法设置
3.3 设置电路
在集成分析study中，将rt模型设置为电路的jmag-rt模型组件。打开[integration model:]>[study:]，并在该study下方找到[circuit]，右键选择[display]，此时进入电路编辑界面。 双击电路中的jmag-rt模型组件，即图6中红色框包围的组件。此时弹出jmag-rt组件设置窗口。
图6 电路界面
在[rtt file]面板中选择[specify efficiencymap study]，并从下拉列表中选择[efficiencymap]，如图7所示。
图7 [jmag-rt model：pmsm] 设置面板
点击关闭按钮，退出电路编辑界面。
3.4 运行仿真
运行分析组计算。在分析组上右键选择[run active case]，弹出运行对话框，等待计算完成。计算完成后，运行对话框关闭，弹出消息对话框，选择关闭按钮。
图8 运行仿真 3.5 查看结果 检查集成分析study中电路的控制信号波形图。 在集成分析study:]下方找到graph，点击右键选择[control signal]，点击[show]。此时弹出控制信号结果波形图。在[line options]选项卡中清除所有勾选，并重新选择“idu cmd”、“idu pre”、“iqu cmd”和“iqu pre”四个选项。点击[graph]，返回图形显示界面。 此时可以看到仿真得到的dq电流波形图，如图9所示。
图9 控制信号波形图 查看效率map分析study仿真结果。在效率map分析[specifyefficiencymaprt]下方找到[efficiency map]目录，在[efficiency]上右键选择show…，如图10所示。
图10 显示效率map
图11 效率map
如图11所示为电机效率map，同时包含电动及发电工况。除效率map之后，结果中还包括损耗、电压、电流、扭矩脉动等多种类型可显示。
4 、总结
控制系统调试通常使用实际电机进行多工况点测试进行，较为耗费工时，此时我们需要考虑如何提高控制系统校准的效率。在调试控制系统时能够更准确的评估电机性能。 jmag-rt作为基于jmag软件的有限元仿真结果提炼出的高精度数字模型，具备高精度、高保真、高实时性及保密性等特点。使用jmag-rt模型与控制策略耦合，能够快速准确评估电机及控制系统性能。 传统的jmag-rt模型需要使用专用工具进行创建，功能较为单一。基于效率图study创建jmag-rt模型，能够得到效率图及rt模型等多种结果类型，功能更加丰富。 基于jmag内部控制策略及集成study类型的仿真项目，能够同时考虑电磁、控制、热仿真等多种仿真类型，完成电机多物理场的评估。
5G是骗局？5G随身WiFi价格跌至4G水平，质量如何保障
北桥芯片详解
电流互感器的反接线介绍
熟练掌握2%的Excel关键功能，每年都能轻松省出一个年假
法拉电容对汽车有用吗_汽车法拉电容的作用
如何在JMAG-Designer中创建JMAG-RT模型并进行控制仿真
Linux IPC System V 消息队列
金山云的日照高新智慧谷物联网平台解决方案荣获“2019中国智慧城市优秀解决方案奖”
LCD1604接口定义,LCD1604基本参数
适合下一代蜂窝网络的优化芯片解决方案
分享10个cad绘制草图的技巧
RF功率测量系统电路功能与优势
基于51单片机的智能恒温箱设计
西门子推出公共直流快速充电器
5G是否会冲击微信支付宝
米粉看小米6曝光？顶配双曲面屏2999元
Aruba推出Aruba ESP边缘服务平台,问题判断准确率高达95%
北极圈附近的地区在特殊的温度和纬度下，无人车是如何实现定位的
视频是“N千兆”的天然纽带，运营商从三方面推动网络千兆化
北斗卫星导航系统布局完成，23颗卫星的电源系统皆由上海研制
电机设计中，我们在评估电机本身性能的同时还需要评估整个系统的性能。电机本体与控制系统的耦合也是工程师需要关注的项目。jmag-designer效率图分析study可以创建高精度的jmag-rt模型。该模型可与控制系统在jmag中进行控制仿真，从而有效评估系统性能。 本文介绍如何在jmag-designer中创建jmag-rt模型，并使用创建的模型来运行连续的控制仿真。
2 、功能描述
jmag-rt是一种基于jmag-designer有限元法（fem）分析结果来创建分析数据的工具，可用于电路/控制仿真。电路/控制仿真可使用基于等效电路的电机模型来分析电机的各种特性（几何结构、材料等），分析速度快但精度低。直接通过jmag-designer与控制电路耦合进行电机特性分析，能够精确求解。然而由于每一步计算都需要进行有限元分析，会导致分析时间过长。jmag-rt在进行快速电路/控制仿真的同时能够兼顾有限元分析的电机特性。jmag-rt在电机有限元分析结果中获得所需的电机参数（线圈磁链、电感、电阻等），为电路/控制仿真创建专用数据模型（以下称为jmag-rt模型）。因此在电路/控制仿真中，可使用jmag-rt模型考虑电机特性。jmag-rt模型创建完成之后可直接在控制电路中使用，在控制仿真时无需再次进行有限元分析。
图1 使用jmag-rt模型进行控制系统仿真
效率图分析study专用于创建电机效率图，有以下三种效率图计算模式：
ø速度优先模式：计算快、操作简单、精度尚可
ø精度优先模式：计算慢、操作复杂、需要搭建控制电路、精度很高
ø降阶模式：计算很快、操作简单、精度一般
本文选择速度优先模式进行效率图求解。其中[phase inductance (for rtmodel export)]功能可以用于创建jmag-rt空间谐波模型。输出的jmag-rt空间谐波模型可用于其它分析组中的study。可在效率图分析study的[response table creation]对话框中[speed priority]选项卡中创建此设置。
当输出rtt文件并连续运行其他study时，电路中的jmag-rt模型组件用于参考分析组内的效率图分析study。输出rtt文件需要jmag-rt许可证。
3 、仿真流程
效率图分析study和集成分析study在本文案例文件中已创建完成。本文将展示如何在集成分析study中使用参考效率图分析study生成的rt来进行电机控制仿真的过程。模型信息如图2所示。
图2 电机模型 3.1 创建分析组 在jmag-designer中打开上文提到的仿真模型，在[project manager]树中右键选择[project]，点击[create analysis group]，如图3所示。
图3 创建分析组
在弹出的对话框中，将分析组按照图4设置。
图4 分析组设置
3.2 设置响应表
检查效率map分析study。在模型中找到[projectmanager]树中的[project]下[2dmodel:]>[study:]，即为效率map分析study。在study中[create response table]上选择右键[edit]，此时弹出响应表对话框。
确认计算模式是否为速度优先模式，并检查[inductance calculation]设置中，是否选择[phase inductance(for rt model export)]作为电感计算方法，如图5所示。确认无误后点击[ok]。
图5 电感计算方法设置
3.3 设置电路
在集成分析study中，将rt模型设置为电路的jmag-rt模型组件。打开[integration model:]>[study:]，并在该study下方找到[circuit]，右键选择[display]，此时进入电路编辑界面。 双击电路中的jmag-rt模型组件，即图6中红色框包围的组件。此时弹出jmag-rt组件设置窗口。
图6 电路界面
在[rtt file]面板中选择[specify efficiencymap study]，并从下拉列表中选择[efficiencymap]，如图7所示。
图7 [jmag-rt model：pmsm] 设置面板
点击关闭按钮，退出电路编辑界面。
3.4 运行仿真
运行分析组计算。在分析组上右键选择[run active case]，弹出运行对话框，等待计算完成。计算完成后，运行对话框关闭，弹出消息对话框，选择关闭按钮。
图8 运行仿真 3.5 查看结果 检查集成分析study中电路的控制信号波形图。 在集成分析study:]下方找到graph，点击右键选择[control signal]，点击[show]。此时弹出控制信号结果波形图。在[line options]选项卡中清除所有勾选，并重新选择“idu cmd”、“idu pre”、“iqu cmd”和“iqu pre”四个选项。点击[graph]，返回图形显示界面。 此时可以看到仿真得到的dq电流波形图，如图9所示。
图9 控制信号波形图 查看效率map分析study仿真结果。在效率map分析[specifyefficiencymaprt]下方找到[efficiency map]目录，在[efficiency]上右键选择show…，如图10所示。
图10 显示效率map
图11 效率map
如图11所示为电机效率map，同时包含电动及发电工况。除效率map之后，结果中还包括损耗、电压、电流、扭矩脉动等多种类型可显示。
4 、总结
控制系统调试通常使用实际电机进行多工况点测试进行，较为耗费工时，此时我们需要考虑如何提高控制系统校准的效率。在调试控制系统时能够更准确的评估电机性能。 jmag-rt作为基于jmag软件的有限元仿真结果提炼出的高精度数字模型，具备高精度、高保真、高实时性及保密性等特点。使用jmag-rt模型与控制策略耦合，能够快速准确评估电机及控制系统性能。 传统的jmag-rt模型需要使用专用工具进行创建，功能较为单一。基于效率图study创建jmag-rt模型，能够得到效率图及rt模型等多种结果类型，功能更加丰富。 基于jmag内部控制策略及集成study类型的仿真项目，能够同时考虑电磁、控制、热仿真等多种仿真类型，完成电机多物理场的评估。
5G是骗局？5G随身WiFi价格跌至4G水平，质量如何保障
北桥芯片详解
电流互感器的反接线介绍
熟练掌握2%的Excel关键功能，每年都能轻松省出一个年假
法拉电容对汽车有用吗_汽车法拉电容的作用
如何在JMAG-Designer中创建JMAG-RT模型并进行控制仿真
Linux IPC System V 消息队列
金山云的日照高新智慧谷物联网平台解决方案荣获“2019中国智慧城市优秀解决方案奖”
LCD1604接口定义,LCD1604基本参数
适合下一代蜂窝网络的优化芯片解决方案
分享10个cad绘制草图的技巧
RF功率测量系统电路功能与优势
基于51单片机的智能恒温箱设计
西门子推出公共直流快速充电器
5G是否会冲击微信支付宝
米粉看小米6曝光？顶配双曲面屏2999元
Aruba推出Aruba ESP边缘服务平台,问题判断准确率高达95%
北极圈附近的地区在特殊的温度和纬度下，无人车是如何实现定位的
视频是“N千兆”的天然纽带，运营商从三方面推动网络千兆化
北斗卫星导航系统布局完成，23颗卫星的电源系统皆由上海研制