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计及谐波特征的车用高速永磁同步电机数字孪生建模方法
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作者 沈琳 张剑 +2 位作者 温旭辉 魏嘉麟 陈凯 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期219-228,共10页
针对传统HPMSM模型难以精确描述电机谐波特性的问题,提出了一种计及谐波特征的HPMSM数字孪生建模方法。通过绕组函数和磁场分析得到带有谐波特性的HPMSM参数模型,并基于d-q旋转坐标系建立了HPMSM运行状态模型,推导出各电气量的表达式。... 针对传统HPMSM模型难以精确描述电机谐波特性的问题,提出了一种计及谐波特征的HPMSM数字孪生建模方法。通过绕组函数和磁场分析得到带有谐波特性的HPMSM参数模型,并基于d-q旋转坐标系建立了HPMSM运行状态模型,推导出各电气量的表达式。仿真和实验结果表明,构建的数字孪生仿真平台能够有效揭示HPMSM的空间谐波特性,为精确分析永磁同步电机及其控制系统提供了一种快速有效的建模方法。 展开更多
关键词 电动汽车 高速永磁同步电机 数字孪生 谐波分析
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面向悬臂结构数字孪生体的灰盒模型构建方法研究
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作者 张文嘉 张和明 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第5期1158-1168,共11页
复杂工业场景中准确且具有高实时性的数字孪生体模型构建面临诸多挑战。传统的仅基于机理或数据的模型构建方法均表现出一定的局限性。基于灰盒建模思想,以悬臂式掘进机中的悬臂结构为对象,提出了一种结合机理模型特征并带有自注意力机... 复杂工业场景中准确且具有高实时性的数字孪生体模型构建面临诸多挑战。传统的仅基于机理或数据的模型构建方法均表现出一定的局限性。基于灰盒建模思想,以悬臂式掘进机中的悬臂结构为对象,提出了一种结合机理模型特征并带有自注意力机制的孪生体模型构建方法。该方法对原始输入进行灰度变换并与物理特征拼接,实现了机理信息的有机融合,不仅增强了孪生体模型的表达力与泛化性,也提高了训练效率;同时引入带有自注意力机制的数据模型结构,增强模型对时序特征的解析能力,进而提高孪生体模型精确度。该方法的有效性已在实验中得到验证,其建模效果相较传统方法有显著提升,为悬臂式掘进机的设计、操作和维护提供了全新的可能性。 展开更多
关键词 数字孪生 复杂系统 灰盒 悬臂结构
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物理与数据混合驱动的ATR发动机动态数字孪生建模
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作者 马元 欧阳汀益 +3 位作者 覃耀 徐茂峻 南向谊 刘金鑫 《火箭推进》 北大核心 2025年第3期288-298,共11页
空气涡轮火箭(Air turbo rocket, ATR)发动机凭借其宽速域、高空域的工作特性,在临近空间飞行任务中展现出独特优势,构建其准确的性能分析模型尤为重要。然而,在实际应用过程中,模型的准确性常常受发动机个体差异及部件性能随时间变化... 空气涡轮火箭(Air turbo rocket, ATR)发动机凭借其宽速域、高空域的工作特性,在临近空间飞行任务中展现出独特优势,构建其准确的性能分析模型尤为重要。然而,在实际应用过程中,模型的准确性常常受发动机个体差异及部件性能随时间变化等因素的影响,导致模拟结果可靠性降低。提出了一种融合物理机理与数据驱动的ATR发动机混合建模方法。首先根据热力学守恒等实际物理约束构建准确的ATR发动机数字孪生模型,随后构造个体差异发动机生成大量偏差数据,最后基于偏差学习算法实现了数据驱动的模型输出参数修正,完成了偏差学习模型应用于ATR发动机数字孪生建模的可行性验证。仿真结果表明:通过一组稳态和动态试验数据的对比验证,所构建的数字孪生模型的误差在5%以内;偏差学习模型能够有效修正因部件个体差异对整机输出造成的影响,以转速为例,其平均绝对误差和均方根误差分别下降了93.03%和89.66%。 展开更多
关键词 ATR发动机 数字孪生 偏差学习 部件级 组合循环发动机
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大型发电机端部绕组电磁力物理数字孪生建模 被引量:2
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作者 王頲 杨震 +3 位作者 赵洋 罗顺 刘为斌 禄盛 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期2998-3018,共21页
为了在“智慧汽轮机”中更好地结合物理信息模型先验知识与数据驱动模型,并向真实机组模型迁移试验模型,进一步实现可靠的实验室数值仿真数据和真实运行数据互相印证与混和建模驱动,以600 MW大型汽轮发电机为研究对象,建立融合演进因素... 为了在“智慧汽轮机”中更好地结合物理信息模型先验知识与数据驱动模型,并向真实机组模型迁移试验模型,进一步实现可靠的实验室数值仿真数据和真实运行数据互相印证与混和建模驱动,以600 MW大型汽轮发电机为研究对象,建立融合演进因素的汽轮发电机定子绕组本体模型,提出集成数字孪生智能绕组研究框架,并提出智能绕组内涵的形式化定义。基于镜像法、气隙回转电流应用叠加法、毕奥-萨伐尔定律和安培力定律建立定子端部绕组电磁力的数学机理物理信息模型。对有限元电磁力和数字化电磁力进行了分析对比,验证了所建立电磁力数字化物理信息模型的合理性。对比分析振动响应结果,进一步验证了数字化电磁力物理信息建模的正确性以及有限元电磁力对比验证的正确性。研究将对“智慧汽轮机”运维的振动动态基于物理机理与数据驱动混和建模的数字孪生故障诊断与预测提供有力的支撑。 展开更多
关键词 定子端部绕组 电磁力 物理信息 数字孪生 智慧汽轮机 振动响应
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面向城市绿化精细管理的低密度树木数字孪生模型——以树木风灾风险管理为例
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作者 魏云琦 王旸 尹豪 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期139-150,共12页
【目的】针对传统理想化树木数字模型难以精细呈现树木真实形态的问题,本研究提出一种精细化树木数字孪生模型的生成方法,为智慧城市技术在城市绿化精细化管理中的应用提供高效、准确的模型支持。【方法】本研究以北京市某高校建筑旁的1... 【目的】针对传统理想化树木数字模型难以精细呈现树木真实形态的问题,本研究提出一种精细化树木数字孪生模型的生成方法,为智慧城市技术在城市绿化精细化管理中的应用提供高效、准确的模型支持。【方法】本研究以北京市某高校建筑旁的16棵国槐树为对象,构建精细化树木数字孪生模型。首先,通过循环应用DBSCAN算法对单体树木点云进行分割;其次,结合降维升维思想,利用二维点云的α-shapes算法提取三维树木点云的外轮廓;然后,通过上采样最近插值法生成真实树木的三维mesh网格,并利用Grasshopper进行模型平滑处理;最后,在Revit平台上添加模型参数信息,完成树木数字孪生模型的创建。模型质量通过CloudCompare软件从树木形态参数还原性和点云契合度两方面进行评估,并利用Phoenics软件对比分析其与理想化树木数字模型在CFD风模拟中的表现。【结果】16棵形态各异的国槐数字孪生模型与点云距离的平均误差为–3.06 cm,证明该模型能够精确保留树木的独特形态特征。在强风条件下,两种模型的风速模拟结果差异显著,最大可相差97.23%。【结论】该模型为城市绿化精细化管理提供了有效的决策工具,有助于拓展智慧城市技术在城市绿化管理中的应用场景。然而,由于DBSCAN点云分割算法的局限性,本研究方法主要适用于低密度树木群落建模。对于树冠重叠度较高的高密度植物群落,仍需探索新的建模方法以进一步优化模型的适用性。 展开更多
关键词 智慧城市 数字孪生 城市绿化 点云分割 3D 计算机仿真 风险评估 精细管理
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工业数字孪生数据建模在钢铁行业中的应用研究 被引量:4
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作者 王晓慧 田天弘 +1 位作者 覃京燕 程光 《包装工程》 CAS 北大核心 2024年第8期11-20,共10页
目的工业数字孪生技术在钢铁行业的应用展现了其显著的潜力,成为工厂数字转型的核心技术之一,尤其在数据建模方面。本文梳理工业数字孪生中数据建模技术在钢铁行业中的应用。方法通过梳理相关文献,重点分析四种数据建模方法,即基于知识... 目的工业数字孪生技术在钢铁行业的应用展现了其显著的潜力,成为工厂数字转型的核心技术之一,尤其在数据建模方面。本文梳理工业数字孪生中数据建模技术在钢铁行业中的应用。方法通过梳理相关文献,重点分析四种数据建模方法,即基于知识的方法、基于机理的方法、基于传统机器学习的方法和基于深度学习的方法,详细介绍这些方法的优势、局限性和具体应用案例。探索了这些方法在数字物理实体融合的工业数字孪生系统构建中的潜力,以及未来模型的可扩展性设计,特别是针对大模型技术的应用。结论通过这一综述,梳理钢铁行业现有工业数字孪生数据建模技术,为钢铁行业的数字化转型提供有价值的见解,并为未来的研究和实践提供方向。 展开更多
关键词 数字孪生 钢铁行业 数据 智能制造
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基于神经渲染的数字孪生资产快速场景几何建模与检索方法 被引量:9
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作者 孙志强 郑杭彬 +2 位作者 吕超凡 孙学民 鲍劲松 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1189-1200,共12页
虚实融合是数字孪生技术的典型特征,数字孪生的虚拟场景大多通过几何建模技术来实现。为解决场景几何建模的自动化程度较低。过于依赖人工,导致成本高昂且效率低下的问题,提出一种数字孪生几何场景构建方法。引入神经渲染技术采集物理... 虚实融合是数字孪生技术的典型特征,数字孪生的虚拟场景大多通过几何建模技术来实现。为解决场景几何建模的自动化程度较低。过于依赖人工,导致成本高昂且效率低下的问题,提出一种数字孪生几何场景构建方法。引入神经渲染技术采集物理实体的点云数据,然后设计一种基于深度学习的点云模型与3DCAD模型语义映射的方法,用于基于数字孪生几何模型资产库的3DCAD模型检索。最后建立训练数据集并构建数字孪生几何模型资产库进行实验验证。通过对比实验和退役电池拆解案例验证:与其他的数字孪生场景几何建模方法相比,该方法具有更低的成本和更高的效率。 展开更多
关键词 数字孪生 场景几何 神经渲染 型检索
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复杂装备数字孪生跨域高效协同建模平台与应用 被引量:1
8
作者 陈敖 孙显彬 +2 位作者 刘伦明 董美琪 孙艳玲 《机床与液压》 北大核心 2024年第9期142-148,共7页
随着装备朝着复杂化、集成化、智能化方向发展,如何快速准确构建高保真数字孪生模型是复杂装备智能运维的基础性工作与最大技术障碍。提出依靠设计结构矩阵(DSM矩阵)进行任务耦合度优化与智能分发的策略,实现复杂装备数字孪生多点建模... 随着装备朝着复杂化、集成化、智能化方向发展,如何快速准确构建高保真数字孪生模型是复杂装备智能运维的基础性工作与最大技术障碍。提出依靠设计结构矩阵(DSM矩阵)进行任务耦合度优化与智能分发的策略,实现复杂装备数字孪生多点建模全方位动态监管;基于DSM矩阵特点提出一种改进遗传算法,改进优化流程并提高任务处理速度;最后,开发基于Web的分布式协同建模平台,实现了丝杠试验台数字孪生实体模型的协同构建。试验结果表明:该试验台协同建模效率得到了显著提升,为复杂装备数字孪生模型快速构建提供了工程案例,为复杂装备智能运维提供了技术支撑。 展开更多
关键词 数字孪生 协同 改进遗传算法 设计结构矩阵
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基于数字孪生的后雨刮生产线本体建模研究
9
作者 蔡臻 宋志峰 +2 位作者 刘芳 陈燚涛 杜铭 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第7期31-34,39,共5页
针对汽车后雨刮生产线数字孪生项目实现虚实映射过程中,面临大量零散映射数据缺乏有效的信息组织管理、导致开发人员难以获取相关数据和重用性不高的问题,对基于本体的生产线数字孪生知识网络模型构建方法进行研究。从生产线数字孪生实... 针对汽车后雨刮生产线数字孪生项目实现虚实映射过程中,面临大量零散映射数据缺乏有效的信息组织管理、导致开发人员难以获取相关数据和重用性不高的问题,对基于本体的生产线数字孪生知识网络模型构建方法进行研究。从生产线数字孪生实现过程出发,提出了涵盖虚拟样机层、自动控制层和生产流程层的孪生数据知识网络结构模型。结合基于字符串、语义和结构的相似度算法及集成学习技术,建立本体融合的框架模型,实现了对孪生数据的信息融合,为后期孪生服务应用打下基础。 展开更多
关键词 智能生产线 数字孪生 本体 知识图谱 知识组织
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面向可重构制造的数字孪生映射建模与监控仿真 被引量:12
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作者 冷柏寒 夏唐斌 +2 位作者 孙贺 王皓 奚立峰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期843-855,共13页
针对数字孪生在可重构制造系统(RMS)的应用问题,提出面向RMS的数字孪生与制造仿真一体化平台(DTMSIP)架构. DTMSIP架构充分适配RMS动态重构特性,可以在RMS构型设计中实现仿真分析.对面向RMS的数字孪生映射进行建模,通过引入孪生实体(TE)... 针对数字孪生在可重构制造系统(RMS)的应用问题,提出面向RMS的数字孪生与制造仿真一体化平台(DTMSIP)架构. DTMSIP架构充分适配RMS动态重构特性,可以在RMS构型设计中实现仿真分析.对面向RMS的数字孪生映射进行建模,通过引入孪生实体(TE),实现RMS车间的多源异构数据集成,并分别建立机床与构型的数字孪生映射.建立数字孪生方法在RMS重构中的应用流程,通过信息物理融合迭代与构型仿真优化迭代,DTMSIP可以服务于RMS的系统重构.为了验证所提出方法的可行性,使用虚幻引擎四(UE4)为一套实际的模块化RMS构建数字孪生平台,并将当前构型以及4种规划构型作为仿真输入.通过分析重构成本、生产周期与系统平衡率3项指标,实现对构型的量化综合分析,实现了重构设计流程加速. 展开更多
关键词 数字孪生 可重构制造系统 映射 实时仿真 系统重构
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碱性电解槽运行特性数字孪生模型构建及仿真 被引量:25
11
作者 江悦 沈小军 +1 位作者 吕洪 张存满 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期2897-2908,共12页
基于传感技术、物联网技术、仿真建模技术的数字孪生技术通过物理模型与数据驱动模型的融合,已成为一种实现物理实体的真实状态仿真比对与推演评估的先进且可行的新技术。碱性电解水制氢槽是电解水制氢系统中的关键设备,基于数字孪生技... 基于传感技术、物联网技术、仿真建模技术的数字孪生技术通过物理模型与数据驱动模型的融合,已成为一种实现物理实体的真实状态仿真比对与推演评估的先进且可行的新技术。碱性电解水制氢槽是电解水制氢系统中的关键设备,基于数字孪生技术构建碱性电解槽运行特性模型,实现其特性仿真与状态评估中的应用,对电解槽的信息化、数字化及对可再生能源发电制氢系统的整体优化具有重要意义。该文首先基于碱性电解槽相关试验及制氢机理,建立了碱性电解槽阻抗特性数字孪生模型;然后选择电解槽总电压、总电流及槽体温度等特性表征参数作为观测变量,融合数学驱动模型和电化学机理模型,构建碱性电解槽运行特性数字孪生体系统;最后基于Matlab/Simulink实现碱性电解槽数字孪生模型的仿真,主要包括温升特性仿真模型、功率调节仿真模型、产氢效率仿真模型和分离罐特性仿真模型。 展开更多
关键词 碱性电解水制氢槽 运行特性 数字孪生技术 仿真
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列车转向架数字孪生建模仿真关键技术研究 被引量:5
12
作者 徐磊 高广军 +1 位作者 董威 于尧 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1846-1857,共12页
为全面推进数字列车的工程化应用,以数字转向架建设为突破点开展数字孪生建模仿真关键技术研究,实现物理实体与数字孪生体之间的虚实交融,进一步提升转向架故障诊断及健康管理的有效率和准确率。转向架数字孪生体是一个数据驱动的多学... 为全面推进数字列车的工程化应用,以数字转向架建设为突破点开展数字孪生建模仿真关键技术研究,实现物理实体与数字孪生体之间的虚实交融,进一步提升转向架故障诊断及健康管理的有效率和准确率。转向架数字孪生体是一个数据驱动的多学科、多物理、多尺度、高保真度的虚拟模型,模型的输入为自身结构参数、车载在线监测系统数据、车库定期检修数据等多源数据,输出为实时动态展示的动力学性能评价指标(如脱轨系数和轮重减载率)、结构强度指标(如应力和累积损伤),能反映并预测转向架全寿命周期内的动力学及强度性能,从而革新现有的转向架运营维护模式。提出一种转向架数字孪生体建设的框架结构,可实现动力学、结构强度关键技术指标的实时动态展示与反馈设计功能。论述转向架孪生体建模的四大关键技术及技术路线,给出转向架动力学孪生子模型、结构强度孪生子模型的仿真方法及步骤,对比分析多种仿真试验设计方案并给出一种最优建议方案。提出一种基于深度学习神经网络的代理模型技术路线,并通过轮对的轮轨力预测、轮对应力预测案例验证模型的有效性及准确性。研究成果可用于指导构建列车转向架数字孪生工程应用的核心模块,并将其部署在地面中心。 展开更多
关键词 动车组 转向架 数字孪生 方法 型轻量化
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脱粒机构数字孪生系统构建与应用 被引量:1
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作者 刘大欣 周德义 +2 位作者 于亚军 胡伟 于春生 《农业工程》 2024年第8期34-38,共5页
农业脱粒机构结构复杂、工况恶劣,在进行实物研究时耗时费力。采用数字孪生系统可以实时监控脱粒机构的工作状态,预测故障,积累数据并提供解决方案。对脱粒机构数字孪生系统的研究表明,选取脱粒滚筒扭矩、滚筒转速、轴承温度、振动加速... 农业脱粒机构结构复杂、工况恶劣,在进行实物研究时耗时费力。采用数字孪生系统可以实时监控脱粒机构的工作状态,预测故障,积累数据并提供解决方案。对脱粒机构数字孪生系统的研究表明,选取脱粒滚筒扭矩、滚筒转速、轴承温度、振动加速度及消耗功率作为关键参数可对脱粒机构物理实体进行准确地状态判断,运用Unity软件和AMESim软件构建物理实体的数字孪生系统可用于虚拟仿真,使用ZigBee无线通信方式进行数据交互能够满足数字孪生系统数据交互的需求。 展开更多
关键词 数字孪生系统 脱粒机构 脱粒滚筒 数字 数据交互
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数字针织面料的虚拟仿真技术研究与应用
14
作者 蔡柳萍 《针织工业》 北大核心 2025年第5期1-6,共6页
数字针织面料的虚拟仿真技术通过数字化手段模拟真实针织面料的纹理与物理特性,依托纹理和物理属性数据,结合计算机算法集成处理,精准再现织物风格。仿真过程借助虚拟服装模拟应用,展现面料的视觉效果和物理行为,实现全面特性还原。研... 数字针织面料的虚拟仿真技术通过数字化手段模拟真实针织面料的纹理与物理特性,依托纹理和物理属性数据,结合计算机算法集成处理,精准再现织物风格。仿真过程借助虚拟服装模拟应用,展现面料的视觉效果和物理行为,实现全面特性还原。研究提出两种构建方式:一是Style-knit软件的独立设计工具,二是CLO 3D软件的针织面料模块。CLO 3D 2024版本创新推出针织服装模块,专注于针法结构建模,以高度逼真呈现针织外观效果。该模块通过模拟针织特有的网格状结构,提供精确的3D面料模拟,使设计更贴近实际针织工艺。基于物理的建模技术虽对算力要求较高,但确保了数字表现的逼真性与自然度,为用户带来较高真实感与细节表现力。 展开更多
关键词 数字针织面料 虚拟仿真 面料 数字面料
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基于生成对抗网络的超宽带数字信道建模
15
作者 诸葛斌 王正贤 +6 位作者 汪盈 蔡晓丹 董黎刚 张子天 蒋献 李华 徐越倩 《电信科学》 北大核心 2024年第11期27-39,共13页
在超宽带通信技术中,获取高质量的信道冲激响应数据对系统设计和性能优化至关重要。引入最小二乘生成对抗网络和改进的损失函数,能显著提升信道数据的捕捉和复现能力。结合特征匹配技术和条件生成对抗网络,可以增强生成数据的细节准确... 在超宽带通信技术中,获取高质量的信道冲激响应数据对系统设计和性能优化至关重要。引入最小二乘生成对抗网络和改进的损失函数,能显著提升信道数据的捕捉和复现能力。结合特征匹配技术和条件生成对抗网络,可以增强生成数据的细节准确性和多样性,还能使模型根据不同通信环境和信号场景进行数据生成。在模型训练阶段,采用能够代表全局特征的重构信道数据,而在测试阶段使用了经历无线衰落的实际信道数据。实验结果显示,模型在小样本数据集和复杂衰落信道环境下的表现优于带有梯度惩罚的Wasserstein生成对抗网络(WGAN-GP),识别准确率提高4.8%,模式崩溃问题减少5%。 展开更多
关键词 数字孪生 信道 生成对抗网络 智能通信网络
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指挥控制系统数字孪生研究 被引量:1
16
作者 陈志新 陆凌云 +3 位作者 叶玲 郑少秋 王芳 高鑫 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第3期912-922,共11页
指挥控制系统具有以软件形态为主、人机融合等特点,数字模型构建难度大。针对上述问题,提出指挥控制系统数字孪生成熟度模型。首先,给出指挥控制系统数字孪生范畴,分析其能力目标需求。其次,提出指挥控制系统数字孪生成熟度模型与发展步... 指挥控制系统具有以软件形态为主、人机融合等特点,数字模型构建难度大。针对上述问题,提出指挥控制系统数字孪生成熟度模型。首先,给出指挥控制系统数字孪生范畴,分析其能力目标需求。其次,提出指挥控制系统数字孪生成熟度模型与发展步骤,从数字孪生可靠性、人的主观能动性、体系联动性、虚实空间实时性等方面剖析关键问题及解决思路。最后,建立指挥控制系统数字孪生关键技术体系,重点分析指控建模、智能认知决策、大数据挖掘、多模态互感、智能评估等关键技术及攻关思路。所提成熟度模型、关键技术体系能够为指挥控制系统数字孪生构建提供参考。 展开更多
关键词 指挥控制系统 数字孪生 成熟度 智能化
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基于数字孪生的滚动轴承故障诊断方法研究 被引量:2
17
作者 汪健 王华 +2 位作者 戴天赐 王金明 李帅康 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第3期17-20,共4页
针对传统滚动轴承故障诊断方法诊断当下复杂设备仍具有一定的局限性的问题,提出一种基于数字孪生驱动的滚动轴承故障诊断方法。首先,构建滚动轴承的数字孪生体,通过动力学仿真获取故障特征数据;其次,利用包络谱分析验证数据的有效性;最... 针对传统滚动轴承故障诊断方法诊断当下复杂设备仍具有一定的局限性的问题,提出一种基于数字孪生驱动的滚动轴承故障诊断方法。首先,构建滚动轴承的数字孪生体,通过动力学仿真获取故障特征数据;其次,利用包络谱分析验证数据的有效性;最后,利用深度学习对仿真数据进行分析,并以迁移学习的方式实现对物理空间实体设备的故障诊断。实验结果表明,以滚动轴承为研究对象建立的数字孪生体模型,虚拟故障数据是有效的,并且建立的孪生数据诊断模型能较为准确的实现故障诊断。 展开更多
关键词 数字孪生 滚动轴承 动力学 深度学习 故障诊断
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数字孪生驱动的变压器振动状态全景感知 被引量:2
18
作者 李海英 施佳 宋建成 《高电压技术》 北大核心 2025年第1期40-49,共10页
电力设备全域信息感知是新型电力系统高质量发展的保障,该文基于数字孪生技术,提出一种变压器振动状态全景感知新框架。变压器孪生模型基于结构场,对电场、磁场、振动场耦合作用下铁芯、绕组振动状态建模,建立面向变压器振动机理研究的... 电力设备全域信息感知是新型电力系统高质量发展的保障,该文基于数字孪生技术,提出一种变压器振动状态全景感知新框架。变压器孪生模型基于结构场,对电场、磁场、振动场耦合作用下铁芯、绕组振动状态建模,建立面向变压器振动机理研究的3维振动场孪生体。变压器绝缘材料随在役时间增加,载流子发生迁移,漏磁通增加,产生额外振动。为确保变压器孪生体的保真性能,考虑绝缘油纸和绝缘油的老化特征,利用介电损耗因数tanδ的时间相依特性,更新孪生模型。以S11-M-2000 kVA油浸变压器为实验对象,通过老化参数更新曲线,使孪生数据与实测的振动加速度误差减小6.1%,实现虚拟孪生模型的精准全景映射,同时借助虚实误差,识别异常健康状态,为电力设备数字化管理提供新思路。 展开更多
关键词 数字孪生 变压器全景感知 多物理场 老化更新 3维振动场
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数字孪生模型构建理论及应用 被引量:293
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作者 陶飞 张贺 +13 位作者 戚庆林 徐俊 孙铮 胡天亮 刘晓军 刘庭煜 关俊涛 陈畅宇 孟凡伟 张辰源 李志远 魏永利 朱铭浩 肖斌 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期1-15,共15页
数字孪生作为实现数字化转型和促进智能化升级的重要使能途径,一直备受各行各业关注,已从理论研究走向了实际应用阶段。数字孪生是以多维虚拟模型和融合数据双驱动,通过虚实闭环交互,来实现监控、仿真、预测、优化等实际功能服务和应用... 数字孪生作为实现数字化转型和促进智能化升级的重要使能途径,一直备受各行各业关注,已从理论研究走向了实际应用阶段。数字孪生是以多维虚拟模型和融合数据双驱动,通过虚实闭环交互,来实现监控、仿真、预测、优化等实际功能服务和应用需求,其中数字孪生模型构建是实现数字孪生落地应用的前提。针对如何构建数字孪生模型问题,首先提出了数字孪生模型"四化四可八用"构建准则。基于所提出的构建准则,从"建—组—融—验—校—管"6个方面探索建立了一套数字孪生模型构建理论体系。并基于所提出的数字孪生模型构建准则和理论体系,结合笔者团队承担的国家重点研发计划项目"基于数字孪生的智能生产过程精确建模理论与方法",以数字孪生车间为例,从车间要素实体建模、生产过程动态建模、生产系统仿真建模3个方面对数字孪生车间模型构建理论与技术开展了研究和实践。相关工作期望能为数字孪生构建和进一步落地应用提供理论参考。 展开更多
关键词 数字孪生 智能制造 数字孪生车间 准则 理论体系
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联合收获机轻量级数字孪生系统构建方法研究 被引量:4
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作者 马博文 刘孟楠 +5 位作者 尹彦鑫 孟志军 张宾 张亚伟 温昌凯 张安琪 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期108-120,共13页
针对现有农机装备数字孪生系统开发难度大、配置要求高以及资源占用过高的问题,提出基于轻量级网络的联合收获机数字孪生系统构建方法,包含物理、虚拟、数据交互、模型计算以及人机交互等多个子系统的实现方法。基于数字孪生的技术特点... 针对现有农机装备数字孪生系统开发难度大、配置要求高以及资源占用过高的问题,提出基于轻量级网络的联合收获机数字孪生系统构建方法,包含物理、虚拟、数据交互、模型计算以及人机交互等多个子系统的实现方法。基于数字孪生的技术特点和联合收获机的作业特性,设计了一种基于JavaScript语言的轻量级数字孪生系统框架。通过采用Solidworks和CMdevelopment kit工具进行数字孪生系统的模型轻量化处理及坐标系整合,实现了在不影响模型精度和功能的前提下,显著降低系统对硬件要求和内存占用量。以雷沃GM100型联合收获机为对象,开发基于轻量级网络的联合收获机数字孪生系统,为联合收获机孪生系统性能分析、实时监控、瞬时计算以及远程操纵提供联合仿真、分析以及验证平台。为验证数字孪生系统性能和功能,开展了孪生系统性能测试及油耗预测实验。实验结果表明,在数据更新频率20 Hz下,响应时间在78 ms以内,内存占用量在331 MB以内;性能测试中,系统在运行状态下CPU和GPU的平均占用率分别为17%和30%;即使在高强度操作下,系统帧率仍可保持在75.6 f/s;在正常作业下油耗预测模型平均误差为0.34 L/h,平均相对误差仅为2.51%。本系统提供了一种低成本、高效率的数字孪生轻量化构建方案。 展开更多
关键词 联合收获机 数字孪生 轻量级 运动逻辑 齐次矩阵
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