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用python自动化仿真HFSS,超简易

python是一款适用性极强的编程语言。一直期待HFSS(三维全波电磁场仿真的行业标准)能有python接口。后知后觉的本人才发现原来HFSS16(2015版本)已经不止支持VB脚本,还增加了python支持,当然它用的是Ironpython,基于.NET,和Cpython还是有一定区别,Numpy和Scipy这些库的使用上可能还存在问题。正好网上有牛人已经写好了使用指南,我就当下搬运工,希望有更多的人参与来发展hfss的python自动化仿真。

本文英文原文来自codypiersall

运行环境

  1. python 2.7 / 3.4及以上
  2. Ansys HFSS16(2015.1.0)
  3. win7 64位

引入

  • 当你发现你在HFSS中做一个重复性任务时,你可以通过自动化来节省时间。
  • 当你想要使用HFSS的脚本时,最简便的办法是利用脚本记录功能弄清楚HFSS是怎样编写脚本的。几乎所有你在HFSS用户界面做的事你都可以使用脚本做到。

  • 再次强调,找出如何使用脚本的最快的方式是在图形化用户界面记录一个脚本,看这个脚本是怎么说的。

  • 录制脚本文件:Tools → Record Script to File,然后做些你想被录制的事,如改变工作频率,某些设计变量。
    用python自动化仿真HFSS,超简易
    脚本录制操作

  • 结束脚本录制:Tools →Stop Script Recording。

  • 如果你想改变Setup8的工作频率,如800MHz,然后改变一个设计变量N为7,你需要得到类似的一个脚本:

    # ---------------------------------------------- # Script Recorded by ANSYS Electronics Desktop Version 2015.0.0 # 10:04:03  May 13, 2015 # ---------------------------------------------- import ScriptEnv ScriptEnv.Initialize("Ansoft.ElectronicsDesktop") oDesktop.RestoreWindow() oProject = oDesktop.SetActiveProject("AntennaTemplate2") oDesign = oProject.SetActiveDesign("HFSSDesign1") oDesign.ChangeProperty(   [       "NAME:AllTabs",       [           "NAME:HfssTab",           [               "NAME:PropServers",               "AnalysisSetup:Setup8"           ],           [               "NAME:ChangedProps",               [                   "NAME:Solution Freq",                   "MustBeInt:="           , False,                   "Value:="               , "800MHz"               ]           ]       ]   ]) oDesign.ChangeProperty(   [       "NAME:AllTabs",       [           "NAME:LocalVariableTab",           [               "NAME:PropServers",               "LocalVariables"           ],           [               "NAME:ChangedProps",               [                   "NAME:N",                   "Value:="               , "7"               ]           ]       ]   ])
  • 你不用完全弄清脚本是怎么做到这些事情的。前四行只是注释,没有做任何事。5-9行只是样板:初始化软件,指定活动的工程来让我们可以真正操作它。剩下的两个ChangeProperty就分别是将Setup8的工作频率改为800MHz和改变设计变量N为7的全部代码了。

  • 我录制的脚本示意图

用python自动化仿真HFSS,超简易
改变扫描频率得到的脚本

  • 你可以使用用户界面同样也可以利用脚本来做许多不同的事:
    • 导出DXF文件
    • 改变材料
    • 运行分析
    • 导出报告
    • 打开一个工程
    • 创建一个模型
    等等。

完全自动化(使用命令行)

  • 我们的目标是编写脚本而完全不用与界面人工交互——比如不用我们手动打开HFSS来运行脚本。
  • 很简单,在命令行中,只需要输入ansysedt -RunScript my_script.py,或者你不希望在脚本运行结束后HFSS仍然打开着,使用ansysedt -RunScriptAndExit my_script.py命令。

  • 你还可以使用Matlab调用hfss,通过使用系统函数:

    system('"C:/Program Files/AnsysEM/AnsysEM16.0/Win64/ansysedt.exe" -RunScriptAndExit "my_script.py"')

    在这里,你需要提供HFSS的完整运行路径,通过右击HFSS图标-属性-目标获取它。

  • 此外要注意的是,当你尝试在命令行中运行脚本时,该脚本必须是完全独立的。这意味着你不能指望任何已经打开的项目。应该遵循的策略是让你的脚本打开一个项目或创建一个新的项目。

一些实例

下面是一些示例脚本,它们仅与HFSS16兼容。
你可以在图形界面通过Tools运行脚本,也可以使用命令行的形式。

1. 创建一个新的工程
"""Create a new project""" import ScriptEnv ScriptEnv.Initialize("Ansoft.ElectronicsDesktop") oDesktop.RestoreWindow() oProject = oDesktop.NewProject()
2. 打开一个已经存在的工程
"""Open an existing project""" import ScriptEnv ScriptEnv.Initialize("Ansoft.ElectronicsDesktop") oDesktop.RestoreWindow() oDesktop.OpenProject("C:/Users/pier3595/Desktop/Project1.aedt")
3. 使用示例工程(下面的脚本都需要你在桌面上有 AntennaTemplate.aedt 文件,下载链接

3.1. 改变工作频率并扫频

""""Change sweep solution frequency and a sweep frequency""" # Locate the project file on your desktop # These three lines are just plain Python, and have *nothing* to do with HFSS. import os project_file = os.path.join(os.path.expanduser('~'), 'Desktop') project_file = os.path.join(project_file, 'AntennaTemplate.aedt') import ScriptEnv ScriptEnv.Initialize("Ansoft.ElectronicsDesktop") oDesktop.RestoreWindow() oDesktop.OpenProject(project_file) oProject = oDesktop.SetActiveProject("AntennaTemplate") oDesign = oProject.SetActiveDesign("HFSSDesign1") oDesign.ChangeProperty(["NAME:AllTabs", ["NAME:HfssTab", ["NAME:PropServers", "AnalysisSetup:Setup8"],             ["NAME:ChangedProps", [ "NAME:Solution Freq", "MustBeInt:=", False, "Value:=", "500MHz"]]]]) oDesign.ChangeProperty([ "NAME:AllTabs", ["NAME:HfssTab", ["NAME:PropServers", "AnalysisSetup:Setup8:Sweep1"],             ["NAME:ChangedProps", [ "NAME:Start", "MustBeInt:=", False, "Value:=", "460MHz"]]]]) oDesign.ChangeProperty([ "NAME:AllTabs", [ "NAME:HfssTab", [ "NAME:PropServers", "AnalysisSetup:Setup8:Sweep1" ],             [ "NAME:ChangedProps", [ "NAME: Stop", "MustBeInt:=", False, "Value:=", "540MHz"]]]])
  • 该脚本改变Setup8的工作频率到500MHz,并且改变Sweep1的起始频率为460MHz、截止频率为540MHz。但是它还做了一些事:他利用普通的python函数来找到你的桌面并且打开指定的文件。这使得脚本更加强大。只要你在桌面上有AntennaTemplate.aedt 文件,它就会运行。能够使用python通用函数使得HFSS脚本编程非常强大有用。该脚本使用了python的os模块。

3.2. 改变一个设计属性

  • 将变量ws的值修改为2mm:
    """"Change a design property.""" # Locate the project file on your desktop # These three lines are just plain Python, and have *nothing* to do with HFSS. import os project_file = os.path.join(os.path.expanduser('~'), 'Desktop') project_file = os.path.join(project_file, 'AntennaTemplate.aedt') import ScriptEnv ScriptEnv.Initialize("Ansoft.ElectronicsDesktop") oDesktop.RestoreWindow() oDesktop.OpenProject(project_file) oProject = oDesktop.SetActiveProject("AntennaTemplate") oDesign = oProject.SetActiveDesign("HFSSDesign1") oDesign.ChangeProperty(["NAME:AllTabs", ["NAME:LocalVariableTab", ["NAME:PropServers", "LocalVariables"],           ["NAME:ChangedProps", ["NAME:ws", "Value:=", "2mm"]]]])

使用扩展包来简化代码,拓展功能

尽情探索吧,希望有你的交流

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