#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# ### 入力信号のあるエンジンモデル
# [JModelica User Guide - Version.2.10](https://jmodelica.org/downloads/UsersGuide-2.10.pdf) の
# 5.4.3. Simulation of an Engine model with input のシミュレーションを実行します。
# 
# このモデルは Modelica.Mechanics.MultiBody.Examples.Loops.EngineV6_analytic のエンジンの負荷となるトルクコンポーネントを、回転数から計算する　QuadraticSpeedDependentTorque から、入力信号として設定可能な Torque に変更したものです。トルクは入力信号 u で設定します。
# 
# モデルのソースコードを作成します。

# In[1]:


get_ipython().run_cell_magic('writefile', 'EngineV6.mo', 'model EngineV6_analytic_with_input\n    output Real engineSpeed_rpm= Modelica.SIunits.Conversions.to_rpm(load.w);\n    output Real engineTorque = filter.u;\n    output Real filteredEngineTorque = filter.y;\n    \n    input Real u;\n\n    import Modelica.Mechanics.*;\n    \n    inner MultiBody.World world;\n    MultiBody.Examples.Loops.Utilities.EngineV6_analytic engine(\n        redeclare model Cylinder = MultiBody.Examples.Loops.Utilities.Cylinder_analytic_CAD\n    );\n    \n    Rotational.Components.Inertia load(\n        phi(start=0,fixed=true),\n        w(start=10,fixed=true),\n        stateSelect=StateSelect.always,J=1\n    );\n    Rotational.Sensors.TorqueSensor torqueSensor;\n    Rotational.Sources.Torque torque;\n    \n    Modelica.Blocks.Continuous.CriticalDamping filter(\n        n=2,initType=Modelica.Blocks.Types.Init.SteadyState,f=5\n    );\n\nequation\n    torque.tau = u;\n    connect(world.frame_b, engine.frame_a);\n    connect(torque.flange, load.flange_b);\n    connect(torqueSensor.flange_a, engine.flange_b);\n    connect(torqueSensor.flange_b, load.flange_a);\n    connect(torqueSensor.tau, filter.u);\n    \n    annotation (experiment(StopTime=1.01));\nend EngineV6_analytic_with_input;\n')


# コンパイルして FMU を作成します。

# In[2]:


from pymodelica import compile_fmu
name = compile_fmu("EngineV6_analytic_with_input", "EngineV6.mo")


# 入力信号を未設定 (u = 0) のままシミュレーションを実行します。

# In[3]:


from pyfmi import load_fmu


# In[4]:


model = load_fmu(name)
opts = model.simulate_options()
opts["ncp"] = 1000
res = model.simulate(options=opts)


# シミュレーション結果をプロットします。

# In[5]:


get_ipython().run_line_magic('matplotlib', 'notebook')
import matplotlib.pyplot as plt


# In[6]:


plt.figure(1)
plt.subplot(3,1,1)
plt.plot(res["time"],res["u"])
plt.legend(["Load Torque"], loc='lower right')
plt.ylabel("Torque [N.m]")
plt.grid(b=True, linestyle="--")
plt.subplot(3,1,2)
plt.plot(res["time"],res["filteredEngineTorque"])
plt.legend(["Filtered Engine Torque"], loc='lower right')
plt.ylabel("Torque [N.m]")
plt.grid(b=True, linestyle="--")
plt.subplot(3,1,3)
plt.plot(res["time"],res["engineSpeed_rpm"])
plt.legend(["Engine Speed"], loc='lower right')
plt.ylabel("Speed [1/min]")
plt.grid(b=True, linestyle="--")
plt.xlabel("Time [s]")
plt.show()


# 入力信号を表す Python の関数を作成します。

# In[7]:


def input_func(t):
       return -100.0*t


# 入力信号を設定してシミュレーションを実行します。

# In[8]:


model = load_fmu(name)
opts = model.simulate_options()
opts["ncp"] = 1000
res = model.simulate(options=opts, input=("u",input_func))


# シミュレーション結果をプロットします。

# In[9]:


plt.figure(2)
plt.subplot(3,1,1)
plt.plot(res["time"],res["u"])
plt.legend(["Load Torque"], loc='upper right')
plt.ylabel("Torque [N.m]")
plt.grid(b=True, linestyle="--")
plt.subplot(3,1,2)
plt.plot(res["time"],res["filteredEngineTorque"])
plt.legend(["Filtered Engine Torque"], loc='lower right')
plt.ylabel("Torque [N.m]")
plt.grid(b=True, linestyle="--")
plt.subplot(3,1,3)
plt.plot(res["time"],res["engineSpeed_rpm"])
plt.legend(["Engine Speed"], loc='lower right')
plt.ylabel("Speed [1/min]")
plt.grid(b=True, linestyle="--")
plt.xlabel("Time [s]")
plt.show()


# In[ ]: