JPH07198810A - 磁場解析データの処理方法および装置 - Google Patents

磁場解析データの処理方法および装置

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JPH07198810A
JPH07198810A JP35073593A JP35073593A JPH07198810A JP H07198810 A JPH07198810 A JP H07198810A JP 35073593 A JP35073593 A JP 35073593A JP 35073593 A JP35073593 A JP 35073593A JP H07198810 A JPH07198810 A JP H07198810A
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JP
Japan
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magnetic field
analysis data
field analysis
phase component
analysis
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JP35073593A
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English (en)
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Kazumasa Ide
一正 井出
Hiroyuki Mikami
浩幸 三上
Shinichi Wakui
真一 湧井
Satoshi Kikuchi
菊地  聡
Haruo Oharagi
春雄 小原木
Miyoshi Takahashi
身佳 高橋
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁場解析において、要素分割数の増大あるい
は解析時間ステップの増大など、解析が大規模となると
き、解析結果を効率良く処理し、コンパクトに保管する
ようにした磁場解析データの処理方法および装置を提供
する。 【構成】 磁場解析結果出力部1から出力された磁場解
析結果Dは、グループ分け部2により予定の規則にした
がって複数のグループに分割され、各グループごとに解
析部3で空間高調波分析、時間高調波分析、正相成分/
逆相成分へ分離し、これを記憶装置6へ記憶する。 【効果】 解析結果をコンパクトにして記憶できるた
め、解析規模が莫大な磁場計算でも、少ない記憶容量で
解析データを確実に格納することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁場解析データの処理
方法および装置に係り、特に、磁場の分布状態を空間的
および時間的に解析して得られたデータを、効率良く処
理して保管する磁場解析データの処理方法および装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の磁場解析データの処理方法や保管
方法は、例えば「中田著、電気工学の有限要素法(第2
版)、1986年、森北出版」などに述べられている。
ここでは、計算対象の磁場を有限要素に分割し、その接
点や要素で解析時刻ごとに得られたデータを全て保管す
るようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図5は、数値計算のモ
デルとなる要素分割図の一例を示しており、ここでは2
次元的な簡単なモデルを考るものとする。図中(xi
j )は、それぞれ節点のx座標およびy座標を示し、
ij(n)は、x座標がxi 、y座標がyj の位置にお
ける解析時間ステップnでの未知量Aの値を表すものと
する。
【0004】上記した従来技術による磁場解析では、有
限要素に分割された磁場の各接点および要素での解析デ
ータを、さらに各解析時刻ごとに全て独立的に記憶して
いたため、未知量Aの個数は各時間ステップで節点数あ
るいは要素数と等しくなり、最終の解析時間ステップを
mとすれば、解析の全ステップでの未知量Aの数は{m
×(節点数あるいは要素数)}個になる。
【0005】このため、解析時間ステップm或いは要素
分割数が大きい大規模な解析時には、解析結果として得
られる未知量Aの個数は莫大なものとなり、解析データ
を保管するために大きな記憶容量が必要となってしまう
という問題があった。
【0006】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、これまで独立的に記憶していた各解析デー
タを複数のグループに分割してそれぞれを計算式で表
し、この計算式を記憶することにより、要素分割数や解
析時間ステップが多くなる大規模解析時であっても、大
きな記憶容量を必要としない磁場解析データの処理方法
および装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、複数の離散的な有限要素として与
えられる磁場解析データを予定の規則に従ってグループ
分けする手段(または工程)と、各グループごとに磁場
解析データを空間高調波分析する手段(または工程)
と、前記空間高調波を時間高調波分析する手段(または
工程)と、前記時間高調波を正相成分および逆相成分に
分離する手段(または工程)と、正相成分および逆相成
分を記憶する手段(または工程)とを具備した点に特徴
がある。
【0008】
【作用】上記した構成によれば、解析結果をコンパクト
にして記憶できるため、節点数、要素数および解析時間
ステップが大きい大規模な磁場計算においても、少ない
記憶容量で実質的に全ての解析データを格納できるよう
になる。
【0009】
【実施例】本発明では、磁場解析の結果として得られる
物理量を、空間高調波および時間高調波に分析し、更
に、分析された各空間高調波および時間高調波を正相成
分および逆相成分に分離して記憶するようにしている。
【0010】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳
細に説明する。
【0011】図1は、本発明の一実施例である磁場計算
装置におけるデータ処理方法および処理済データの保管
方法を模式的に表した図であり、図2は、図1の磁場計
算装置で処理されるデータの数値計算モデルとなる要素
分割図のグループ分けの一例を示している。
【0012】本実施例では、磁場解析結果を記憶装置6
へ格納する前に、解析結果としての物理量を別形式のコ
ンパクトな情報に書き替えるようにしている。すなわ
ち、磁場解析結果出力部1から出力された磁場解析結果
Dを、グループ分け部2が後に詳述する予定の規則にし
たがって複数(g組)のグループに分割し、各グループ
ごとに解析部3で解析し、各グループでの分析結果
1 、D2 、…Dg を記憶装置6へ記憶するようにして
いる。
【0013】各解析部3は、グループ分けされた磁場解
析結果の空間高調波分析を行う空間高調波分析部3a
と、該空間高調波ごとの時間高調波分析を行う時間高調
波分析部3bと、該空間高調波ごとに分析した時間高調
波を正相成分および逆相成分へ分離する分離部3cとに
よって構成され、空間高調波ごとに分析した時間高調波
から分離した正相成分と逆相成分を解析結果記憶装置6
に出力する。
【0014】このとき、グループ分けの方法としては、
図2に一例を示したように、x座標が同一のもの同士で
グループ化しても良いし、y座標が同一のもの同士でグ
ループ分けしても良い。また、回転機の磁場解析のよう
に、r,θ座標系でのグループ分けの方が都合が良い場
合には、r座標が同一のもの、或いはθ座標が同一のも
のなどでグループ分けしても良い。なお、グループ化す
る際の座標値は、全く同一のものでも、あるいは値にあ
る程度の幅があるものでも良い。
【0015】図3、4は、本発明の他の実施例である磁
場解析データの処理方法および解析データの保管方法を
示したフローチャートである。
【0016】上記した実施例では、予め各時刻における
磁場を解析して有限要素に分割しておき、データ処理を
一括して行うものとして説明したが、本実施例では、各
時刻における磁場解析とデータ処理とが並列的に行われ
るようにしている。
【0017】演算処理が開始されると、ステップS10
2では、解析時間ステップ数m、解析時間ステップ刻み
Δt、高調波振幅の誤差判定値ε、空間高調波最大考慮
次数k、および時間高調波最大考慮次数νが入力され
る。ステップS103では、後に得られる各時刻ごとの
磁場解析データをグループ分けする際の規則が設定され
る。本実施例では、前記図2に関して説明したグループ
分け方法が設定されたものとして説明する。
【0018】ステップS104では、時刻に関する変数
tを初期値“0”に設定し、ステップS105では、時
刻tにおける磁場を対象に有限要素分割法による磁場解
析が実行される。
【0019】磁場が有限要素に分割されると、ステップ
S106では、以下のようにして各グループごとに空間
高調波を分析する。
【0020】すなわち、任意の解析時刻tにおいて、y
座標が同一のもの同士でグループ化した未知量Aの各グ
ループに対して考えれば、計算対象における座標xに対
し、i次空間高調波を含む空間的な未知量Aの分布at
(x) は次式(1) で表すことができる。
【0021】
【数1】 上式(1) において、振幅Aitおよび位相角αitは磁場解
析結果から離散的にフーリエ係数を算出することによっ
て得られることから、ステップS106では、グループ
ごとに得られる上式(1) の空間高調波次数iに初期値と
して“0”を代入し、ステップS107では、次数iに
関する空間高調波成分をそれぞれ分析する。ステップS
108では、次数iが空間高調波最大考慮次数kより大
きくなったか否かが判断され、この判断が否定になる
と、ステップS109で次数iを更新して前記ステップ
S107、S108の処理を繰り返す。
【0022】次数kまでの分析が完了すると、ステップ
S110では次ステップの解析の要否が判断され、解析
要と判断されると、ステップS111では時刻tに解析
時間ステップ刻みΔtが加算され、上記の磁場解析と空
間高調波分析とが繰り返される。この結果、全解析時間
ステップで得られる未知量の個数は、{解析時間ステッ
プ数m×グループ数×(空間高調波最大考慮次数k+
1)}に統合される。
【0023】このようにして空間高調波分析が完了する
と、続いて時間ステップに関する統合が開始され、ステ
ップS112では、計算する空間高調波次数iと時間高
調波次数jを共に“0”に設定する。ここで、座標xに
おいて未知量Aのj次時間高調波を含むi次空間高調波
成分の分布aix(t)は、基本波の角周波数ωを用いて
次式(2) で表すことができる。
【0024】
【数2】 ここで、振幅Aijx および位相角αijx は、前記(1) 式
で得られた振幅Ait、位相角αitからフーリエ係数を算
出することによって得られることから、ステップS11
3では、このi次空間j次時間高調波分析が行なわれ
る。
【0025】ところで、(2) 式は座標xに対するi次空
間j次時間高調波であり、一般には同一空間、時間高調
波であっても、座標xにより振幅および位相角が異な
り、正相成分、逆相成分が混在することになる。そこ
で、ステップS114、S115では、このような未知
量Aが形成する波の進行方向、正相、逆相成分を分離
し、座標xに対して再統合する。
【0026】すなわち、正相分i次空間j次時間高調波
振幅Aijp 、位相角αijp および逆相分i次空間j次時
間高調波振幅Aijn 、位相角αijn は、座標内の任意の
2点x1 、x2 において観測したi次空間j次時間高調
波振幅をAij1 、Aij2 、位相角をαij1 、αij2 とす
れば、これらの関数として算出できる。
【0027】ここで、2点の座標x1 、x2 の選択方法
は無限にあるが、観測されるi次空間j次時間高調波振
幅のAij1 、Aij2 のそれぞれの絶対値が、最大および
最小となる2点x1 、x2 を抽出すれば、上記の正相・
逆相分離が確実に行えることが確認されている。
【0028】したがって、未知量Aの空間的、時間的な
分布a( x, t) の一般式は、次式(3) で表すことがで
きる。
【0029】
【数3】 ここで、式(3) のAijp 、Aijn は、全てのi、jに対
して無視できない値を有してはいないので、ステップS
116では誤差判定を行い、Aijp 、Aijn の絶対値が
誤差判定値ε以上ならば、ステップS117において解
析結果記憶装置への出力を行う。
【0030】ステップS118では、j次時間高調波と
最大考慮次数kとが比較され、j次時間高調波が最大考
慮次数kを上回るまで、ステップS119でjを更新し
ながら前記ステップS113からS117の処理が繰り
返される。
【0031】その後、ステップS118においてj次時
間高調波が最大考慮次数kを上回ったと判定されると、
ステップS120では、i次空間高調波と最大考慮次数
kとが比較され、i次空間高調波が最大考慮次数kを上
回るまで、ステップS121で次数iを更新しながら前
記ステップS113からS118までの処理が繰り返さ
れる。
【0032】その後、ステップS120でi次空間高調
波が最大考慮次数kを上回った判断されると、ステップ
S122では、当該処理が全てのグループに対して完了
したか否か判断され、全てのグループに対する上記処理
が完了すると当該処理は終了する。
【0033】このようにして、全解析時間ステップに関
する未知量の情報は、最大でも{グループ数×(空間高
調波最大考慮次数k+1)×(時間高調波最大考慮次数
ν+1)}に統合され、更に上記ステップS116での
誤差判定によって、不要な高調波次数の情報は除去でき
るようになる。
【0034】なお、上記の説明では、磁場解析とそのデ
ータ処理を一体で行った場合を述べたが、予め磁場解析
のみを行っておき、その結果を読み込んでデータ処理を
行っても良いことはいうまでもない。
【0035】また、上記説明では、物理量として磁場解
析の結果を処理する場合について説明したが、他の数値
解析の結果処理にも応用することができる。
【0036】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば、解析
結果をコンパクトにして記憶できるため、節点数、要素
数および解析時間ステップが多くなる大規模な磁場解析
を行っても、小さな記憶容量で実質的に全ての解析デー
タを格納できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例である磁場計算装置におけ
るデータ処理方法および処理済データの保管方法を模式
的に表した図である。
【図2】 図1の磁場計算装置で処理されるデータの数
値計算モデルとなる要素分割図のグループ分けの一例を
示した図である。
【図3】 本発明の他の実施例である磁場解析データの
処理方法および解析データの保管方法を示したフローチ
ャート(その1)である。
【図4】 本発明の他の実施例である磁場解析データの
処理方法および解析データの保管方法を示したフローチ
ャート(その2)である。
【図5】 数値計算のモデルとなる要素分割の一例を示
した図である。
【符号の説明】
1…磁場解析結果出力部、2…磁場解析結果のグループ
分け部、3a…空間高調波分析部、3b…空間高調波・
時間高調波分析部、3c…正相成分・逆相成分の分離
部、6…磁場解析結果記憶装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 聡 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小原木 春雄 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 身佳 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁場の分布状態を空間的および時間的に
    解析して記憶する磁場解析データの処理装置において、 複数の離散的な有限要素として与えられる磁場解析デー
    タを予定の規則に従ってグループ分けする手段と、 各グループごとに磁場解析データを空間高調波分析する
    手段と、 前記空間高調波を時間高調波分析する手段と、 前記時間高調波を正相成分および逆相成分に分離する手
    段と、 前記正相成分および逆相成分を記憶する手段とを具備し
    たことを特徴とする磁場解析データの処理装置。
  2. 【請求項2】 各時刻における磁場を有限要素に分割
    し、当該時刻における磁場解析データとして出力する磁
    場解析手段と、 各時刻ごとに出力される磁場解析データのそれぞれに対
    して、前記グループ分けする手段および空間高調波分析
    する手段を作動させる制御手段とを、さらに具備したこ
    とを特徴とする請求項1記載の磁場解析データの処理装
    置。
  3. 【請求項3】 前記磁場解析データを空間高調波分析す
    る手段、および空間高調波を時間高調波分析する手段
    は、分析対象をフーリエ級数に展開することを特徴とす
    る請求項1または2に記載の磁場解析データの処理装
    置。
  4. 【請求項4】 前記正相成分および逆相成分の誤差を判
    定する手段をさらに具備し、 誤差判定結果に基づいて、その記憶の要否が判断される
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の
    磁場解析データの処理装置。
  5. 【請求項5】 前記磁場解析データをグループ分けする
    手段は、各データをその座標位置に基づいてグループ分
    けすることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに
    記載の磁場解析データの処理装置。
  6. 【請求項6】 磁場の分布状態を空間的および時間的に
    解析して記憶する磁場解析データの処理方法において、 複数の離散的な有限要素として与えられる磁場解析デー
    タを予定の規則に従ってグループ分けする工程と、 各グループごとに磁場解析データを空間高調波分析する
    工程と、 前記空間高調波を時間高調波分析する工程と、 前記時間高調波を正相成分および逆相成分に分離する工
    程と、 前記正相成分および逆相成分を記憶する工程とを具備し
    たことを特徴とする磁場解析データの処理方法。
JP35073593A 1993-12-28 1993-12-28 磁場解析データの処理方法および装置 Pending JPH07198810A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000025145A1 (fr) * 1998-10-26 2000-05-04 Hitachi, Ltd. Methode d'analyse d'un champ elctromagnetique de machine tournante et dispositif d'analyse d'un champ electromagnetique

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000025145A1 (fr) * 1998-10-26 2000-05-04 Hitachi, Ltd. Methode d'analyse d'un champ elctromagnetique de machine tournante et dispositif d'analyse d'un champ electromagnetique

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