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數字孿生的系統參數控制方法及系統與流程

文檔序號:37127201發布日期:2024-02-22 21:40閱讀:42來源:國知局
數字孿生的系統參數控制方法及系統與流程

本發明涉及數據識別處理領域,特別涉及為數字孿生的系統參數控制方法及系統。


背景技術:

1、數字孿生是一種集成多物理、多尺度、多學科屬性,具有實時同步、忠實映射、高保真度特性,能夠實現物理世界與信息世界交互與融合的技術手段,在工廠設備產業、家居設備產業,辦公設備產業具有廣闊的應用前景。

2、隨著人們生活水平的不斷提高,智能控制逐漸成為日常生活場景的主要模式。數字孿生系統為日常生活場景提供了模擬的虛擬環境,并且相比真實物理場景,計算機中運行的數字孿生系統可以更快速地模擬物理場景中的運行結果。因此,如何將數字孿生技術應用于實際生活場景,指導日常場景中智能設備的控制優化,成為急需解決的技術問題。


技術實現思路

1、本發明旨在解決由于rgb攝像頭在暗光環境下采集的二維圖像缺乏檢測精度的問題,提供數字孿生的系統參數控制方法及系統。

2、本發明為解決技術問題采用如下技術手段:

3、本發明提供數字孿生的系統參數控制方法,包括以下步驟:

4、步驟s1:獲取設計圖紙,所述設計圖紙包括功能區分布,根據功能區分布劃分監測區域,所述監測區域與并在區域內建立若干模塊,每個模塊對應相應的設備,通過現場獲取系統設備真實參數,參數包括系統設備的外觀、控制動作和生產數據;根據預設場景內設備的物理外觀建立對應的三維模型,根據設備的控制動作和生產數據建立對應的控制模型,通過系統的三維模型和控制模型,構建數字孿生分布模型;

5、步驟s2:使用監測設備獲取環境數據,并將所述環境數據按預設格式寫入統計表,獲得環境統計數據,對所述統計數據進行初步預處理,同時獲取監測設備的設備參數和交互關系,所述環境數據包括溫度、濕度以及空氣質量;利用獲取到的環境統計數據,以及監測設備的設備參數和交互關系,建立運行動態模型;

6、步驟s3:將構建的數字孿生分布模型與運行動態模型融合,形成完整的數字孿生模型;在數字孿生模型中,通過動態調整系統的參數,模擬不同操作條件下的系統運行狀態;

7、步驟s4:據實時的環境數據和系統狀態,利用數字孿生模型進行實時優化控制策略,獲得最優的控制策略;將優化后的控制策略輸入控制模型并應用到實際的系統中,調整相應的系統參數。

8、進一步的,在所述步驟s1中,三維模型的建立方式為:收集系統設備的尺寸、形狀和外觀數據,并整理成數字化的模型參數,使用選定的軟件根據收集到的數據創建設備的三維模型,對建立的模型進行優化,并使用測量工具驗證模型與實際設備的匹配度,以獲得完善的三維模型。

9、進一步的,在所述步驟s1中,控制模型的建立方式為:獲取系統設備的操作模式和控制方式,基于系統分析,建立設備的控制邏輯流程圖,標明系統設備間的互動關系,利用控制算法,使用控制工程軟件建立設備的控制模型,設定控制模型的參數,并通過仿真和實驗數據進行校準,以獲得完善的控制模型。

10、進一步的,在所述步驟s1中,若系統設備發生變化,則更新方法為:使用模型數據確定系統設備的尺寸范圍和幾何中心,用于在系統設備中定位設備的位置和大小,根據系統設備的尺寸和中心,創建一個包圍盒,用于包圍系統設備模型;篩選需要更新的系統設備,確定同步系統設備的投影矩陣和觀察矩陣,根據所述投影矩陣和觀察矩陣構建視錐體信息,根據所述視錐體信息和運動狀態信息對所述需要同步的系統設備在系統中進行更新。

11、進一步的,在所述步驟s2中,使用傳感器或監測設備收集環境數據,包括溫度、濕度和空氣質量中的一種或多種信息,將采集到的環境數據按預設格式記錄在統計表中,對數據進行初步的清洗、篩選或去除異常值,獲取監測設備的詳細參數,包括傳感器類型、精度和安裝位置的一種或多種信息;獲取監測設備之間的交互關系,從環境統計數據中提取特征,所述特征包括溫度變化、濕度波動、空氣質量指標等,分析設備參數對環境數據的影響,包括監測設備工作狀態和環境變量之間的關系,根據環境統計數據、設備參數和交互關系,建立運行動態模型,將環境數據與監測設備的運行狀態和相互關系進行建模;使用歷史數據或實驗數據驗證模型的準確性,并根據驗證結果對模型進行調整和優化;利用建立的運行動態模型,在不同環境條件下模擬系統的運行狀態,觀察系統的響應和行為。

12、進一步的,在所述步驟s3中,在數字孿生模型中創建多個場景,模擬不同操作條件下系統的運行狀態的方法為:

13、確定要模擬的不同操作條件,根據場景設定,調整數字孿生模型中的系統參數,在不同場景下運行數字孿生模型,觀察系統在不同條件下的運行狀態,記錄模擬過程中的關鍵數據,對模擬結果進行對比分析,比較不同場景下系統的性能差異,將分析結果反饋到數字孿生模型中,調整模型控制策略,根據實際場景的變化和反饋,持續改進生成數字孿生模型。

14、進一步的,在所述步驟s3中,還可以創建模型來模擬系統的異常操作或故障,測試系統對異常的響應和應對策略,具體方法:

15、確定要模擬的異常類型,設計模擬異常的具體場景,數字孿生模型中調整相關參數,模擬異常情況的影響,調整模型以模擬異常情況下系統的狀態變化,在模型中模擬設定的異常情況,讓系統處于異常狀態,觀察系統在異常情況下的運行狀態,記錄異常情況下系統的行為,分析系統對異常情況的響應效率、準確性以及應對策略的實際效果,對比分析各種異常情況下采取的應對策略,評估其有效性和適用性,根據分析結果優化系統的應對策略和修復機制。

16、進一步的,在所述步驟s4中,

17、使用傳感器或監測設備實時采集環境數據,實時監測系統運行狀態,將實時獲取的環境數據和系統狀態數據反饋到數字孿生模型中。根據實時數據更新數字孿生模型中的參數和狀態,使其與實際系統保持同步,基于更新后的數字孿生模型,使用優化算法或控制策略,分析實時數據并生成新的控制策略,通過模型仿真或數學優化方法確定最優的控制策略;

18、將優化后的控制策略應用于實際系統中,調整系統參數或控制設備的工作方式。監測實際系統運行狀態,收集實時反饋數據,并將這些數據反饋到數字孿生模型中,根據實時反饋數據,對數字孿生模型進行再次優化,以不斷改進控制策略。

19、本發明提供了數字孿生的系統參數控制方法及系統,具有以下有益效果:

20、本發明該方案涵蓋了系統建模的多個方面,包括物理實體建模、環境數據收集與分析、運行動態模型構建、數字孿生模型整合等,使得系統模型更全面、更貼近實際情況。結合了來自不同來源的多維數據,包括設備真實參數、環境數據、設備交互關系等,有助于建立更準確、全面的系統模型。通過將物理模型和運行動態模型融合,形成數字孿生模型,可以更全面地模擬系統的運行行為,進而實現更準確的模擬和預測。利用數字孿生模型進行實時優化控制策略,有助于系統實時響應環境變化和需求變更,提高系統性能和效率。通過數字孿生模型優化的控制策略,直接應用到實際系統中,調整相應的系統參數,使系統在最優狀態下運行。優化后的控制策略能夠實時反饋到數字孿生模型中,通過模擬不同操作條件,提前識別潛在問題,從而提高系統的魯棒性和穩定性。通過持續監測、模擬、優化和應用,構建了一個全流程閉環的數字孿生模型系統,可以不斷提高系統運行效率和質量。

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