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发布Amesim模型降阶ROM工具全中文帮助文档

6天前浏览491

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引言

在产品研发与工业应用中,高精度仿真模型(如 CFD、FEA)的计算复杂度往往成为快速迭代与实时决策的瓶颈。西门子 Simcenter 降阶建模技术(Reduced Order Modeling, ROM)通过智能化模型简化,在保留系统关键行为的同时大幅提升计算效率,为数字孪生模型的实时应用开辟了新路径。

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Manus AI智能体降阶模型(ROM)的核心价值

降阶模型是通过 AI 与机器学习技术对原始复杂模型的轻量化重构。相较于全阶模型(Full Order Model),ROM 在保持精度的前提下,将计算复杂度降低 2-3 个数量级,实现 “秒级甚至毫秒级” 的快速预测。其核心优势包括:

1)速度提升:支持实时或超实时仿真,满足快速设计探索与控制算法优化需求。

2)跨域集成:整合多物理场(如流体、结构、热)模型,构建复杂系统级数字孪生。

3)部署灵活:生成与工具无关的通用模型(如 FMI、ONNX 格式),支持在嵌入式系统、边缘设备或云端无缝集成。

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Simcenter ROM 的技术特性

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无代码驱动全数据兼容

无需编程经验,通过可视化向导即可完成数据导入、模型训练与超参数优化。支持仿真数据(CFD/FEA 结果)、测试数据(传感器采集)、IoT 数据等多源输入,兼容 CSV、MAT 等格式,轻松对接西门子及第三方 CAE 工具。

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智能化建模

集成多种 AI/ML 方法,包括:

物理启发模型:基于 Krylov 子空间法、 Proper Orthogonal Decomposition (POD) 等降阶技术,保留物理系统动态特性。

数据驱动模型:支持神经网络、高斯过程、响应面模型(RSM),适用于高度非线性系统建模。通过自动模型扫描(Model Sweep),快速筛选最优算法与参数组合,确保模型精度与泛化能力。

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全流程工具链

数据预处理:自动数据缩放、归一化,支持多变量相关性分析。

模型评估:提供训练 / 验证精度指标(如 Fidelity)、误差分布可视化,直观量化模型性能。

便捷导出:一键生成独立运行的轻量化模型,支持 FMI(功能 Mock-Up 接口)、ONNX(开放神经网络交换格式)、S-Function 等,适配不同部署场景。

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典型应用

电池热管理系统实时控制:将 3D CFD 电池包模型通过混合建模(等效电路模型 + 神经网络)降阶为毫秒级响应的 ROM,嵌入电池管理系统(BMS),实现热失控预警与冷却策略优化,计算速度从 2200 秒缩短至 40 毫秒。
结构动力学快速仿真:针对输电塔有限元模型(数万自由度),采用二阶 Krylov 方法降阶至 48 阶状态空间模型,在 20Hz 内精度达 99.9%,快速预测风载荷与线缆张力对塔体 位移的影响,支撑结构健康监测与控制设计。
智能制造预测性维护:利用仿真与实测数据训练神经网络 ROM,部署于工业边缘设备,实时分析 CNC 机床传感器数据,预测刀具卡屑尺寸并触发预防性维护,减少非计划停机时间。
座舱热舒适实时评估:基于 CFD 仿真的全因子实验(27 组工况),通过 POD 插值构建 2D 温度场 ROM,秒级预测不同 HVAC 设置下的座舱温度分布,加速汽车空调系统人机工效优化。

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文件翻译的初衷

近期在深入学习ROM工具的时候,发现软件自带的帮助文档真是写的超级棒,深入浅出举例恰当,每个工具和方法事无巨细全都有,奈何都是英文,读起来相当耗费精力脑力。结合我们小团队一直以来对大模型的探索研究,于是萌生了使用大模型汉化后再阅读的想法。
终于,在历经十几个日夜的反复调试、验证、校正后,最终实现了全文近七万字、文档结构保持近乎完美、专业术语精确翻译的汉化工作。相信这样高质量的中文帮助文档能够大幅提升大家的学习效率。

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后续计划


深耕Amesim技术培训与应用多年,其帮助文档始终是我最珍视的"技术智库"——不仅系统化梳理了从基础原理到工业级应用的全链路知识,更以学术级严谨呈现每个技术细节:原理公式的数学推导、模块接口的代码级解析、系统建模的图形化演绎,堪称多物理场建模仿真的"百科全书"。在工程软件领域,其文档完备性唯有Matlab可堪媲美。
所以这次也是探索,如果大家能够喜欢这种形式,团队将对Amesim全部文档进行翻译,以最高质量呈现给大家,希望对大家有实质性帮助。



来源:Amesim学习与应用
Fidelity非线性电路通用汽车MATLABAMESim参数优化数字孪生控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-04-24
最近编辑:6天前
batt
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Amesim旋转摩擦建模技术详解:提升工程模拟水平的利器

Amesim的旋转摩擦扭矩子模型,通过集成四种经典摩擦模型,为工程仿真提供五种摩擦建模计算方法。本元件专用于旋转部件间的变摩擦扭矩场景,如盘式制动器、鼓式制动器和自动变速器中的制动带系统,其核心特点在于支持动态摩擦系数的实时输入与多物理效应耦合建模。01 核心摩擦模型与计算01库伦摩擦模型库仑摩擦是用于计算干摩擦扭矩的近似模型。摩擦扭矩与运动相反。由于双曲正切函数,负摩擦扭矩和正摩擦扭矩之间的连续转换得到保证。摩擦扭矩与零速度区域外的旋转速度无关,下图显示了使用双曲正切库仑模型建模的摩擦扭矩的典型曲线,下图中可见转速上升扭矩不变。02复位积分器模型这种摩擦模型考虑了静摩擦力、库仑(动)摩擦力,还可选择考虑Stribeck效应。因此,当静摩擦力是主要影响因素时,复位积分器模型是最合适的方法。它也能够处理库仑摩擦力水平高于静摩擦力的情况,这种情况虽然罕见但也是有可能出现的。从不存在摩擦转矩的位置开始,如果角位移发生变化,就会出现一个摩擦转矩。03Dahl摩擦模型达尔(Dahl)摩擦模型,是普通库仑摩擦力的一种推广形式,也就是说,达尔模型的稳态形式就是库仑摩擦力。与库仑模型一样,达尔(Dahl)模型方法无法对静摩擦力(或粘滞摩擦力)进行建模,因此,它没有考虑Stribeck效应。达尔模型与库仑模型的主要区别在于,当外部施加的转矩小于库仑摩擦转矩时,对于小位移情况,达尔模型中的摩擦转矩与位移相关(表现为弹簧特性)。因此,达尔模型能够准确预测在粘滞状态下的小角度位移情况。04LuGre摩擦模型吕格雷模型将达尔模型与诸如静摩擦转矩和斯特里贝克效应等任意稳态特性相结合。不过,其内部状态可通过鬃毛模型来解释,即摩擦可直观地看作是由像弹簧一样弯曲的鬃毛所产生的力。02 关键参数核心参数主要包括最大库伦摩擦扭矩、静摩擦扭矩、摩擦作用直径等信息。03 信号处理机制端口2有多种信号类型的输入方式,不同的方式下信号用途有差异,要格外注意。01比例模式比例模式下信号输入的是最大摩擦扭矩的比例,范围0-1之间,超过范围按照饱和值计算。02法向力模式法向力模式下,信号输入法向力大小,然后根据摩擦系数和摩擦半径,计算摩擦扭矩。03直接扭矩模式顾名思义,信号大小就是代表摩擦扭矩,此时一切无需多言,等效扭矩输入元件。04 参数设置建议粘滞-滑动过渡优化中,位移阈值与刚度的反比关系需要慎重验证,如果不匹配,建议启用"minimal discontinuity handling"选项。使用Dahl模型的时候,使用临界阻尼的50%~70%设置参数;Stribeck效应启用:复位积分器模型中可选,LuGre模型中强制启用,指数参数推荐设置为1.5-2.5之间。来源:Amesim学习与应用

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