针对变量柱塞泵全寿命周期内出现的磨损、阻尼变化等因素导致的性能劣化问题,提出了一种基于数字孪生的变量柱塞泵云端优化控制方法,以实现泵在全寿命周期内保持良好的控制性能。首先,比例变量柱塞泵的控制模型采用基于状态控制的LQ最优控制(Linear Quadratic Optimal Control),该模型分别布置到云服务器和泵端嵌入式控制器中。然后,泵端嵌入式控制器在进行实时控制的同时也定时将采集到的传感器参数以及模型中的状态参数送至云服务器,云服务器保存泵的目前及历史数据,并基于遗传算法定期进行柱塞泵控制参数的优化。最后,云服务器将模型参数和定期优化获得的控制参数再发送至泵端嵌入式控制器,从而实现了云端与泵端模型的孪生,且在全寿命周期内模型随柱塞泵的状态而变,不仅可反映泵的当前状态,而且LQ控制器与泵的当前状态相适应可将泵的...

针对应用数字孪生实现综采工作面液压支架姿态映射存在精度低、时延大及精度与时延难以平衡等问题,提出了一种液压支架姿态数字孪生精准快速映射方法。设计了包括物理感知层、数据层、业务逻辑层和表现层的液压支架姿态数字孪生系统架构;在业务逻辑层,通过保留液压支架高精度模型外部形状并将关键部位合并成轻量化结构件,建立了液压支架姿态数字孪生模型,减少了渲染时延,并通过建立倾角传感器测量角度与数字孪生模型转动角度之间的转换关系,实现液压支架姿态数字孪生模型与液压支架实体虚实映射一致,保证了液压支架姿态映射的精度;在数据层,从各数据传输环节中划分出传输间隔并进行参数约束,应用参数规划求解优化可调环节的数据更新间隔,减少了数字孪生系统数据传输过程的资源浪费和时延。搭建了液压支架姿态数字孪生精准...

为了对齿轮试验台运行状态进行监测,及时有效地发现运行故障,保证设备稳定地运行,提出了一种基于数字孪生的齿轮试验台状态监测方法。通过建立齿轮试验台的数字孪生模型,实时仿真齿轮试验台在正常运行工况下的运行状态,实现对齿轮试验台设备状态监测、故障判断和运行状态的预测。经闭功率流齿轮试验台测试结果对比表明,齿轮试验台数字孪生体仿真结果与齿轮试验台测试结果基本一致,此技术可以还原正常运行工况下齿轮试验台的运行状况,从而实现对齿轮试验台的状态监测,为故障诊断、状态监测提供了一种新方法。

针对液压支架姿态监测中的远程监测图像质量差、监测结果的可靠性不强等问题,提出一种用于液压支架姿态监测的数字孪生模型的构建方法。以液压支架运动学模型、环境数据以及同步控制信号构建物理模型;以液压支架姿态的历史数据以及实时监测数据构建数据驱动模型;以物理模型和数据驱动模型的数据通过长短期记忆网络处理生成用于液压支架姿态监测的数字孪生模型数据;并以数字孪生模型的数据为基础驱动液压支架姿态监测的虚拟模型。实验表明:所提出的基于数字孪生的液压支架姿态监测方法在提高了监测可靠性的同时,实现了支架异常姿态的准确预警。研究结果为数字孪生模型的构建以及推动数字孪生技术在液压支架姿态监测的应用提供参考。

针对MBD技术的深层次应用,论述了数字线和数字孪生定义的概念和应用,指出数字线和数字孪生模型技术实施的重点和核心问题。指明全三维产品研制模式下对产品构型管理的新需求,探讨了基于数字孪生模型的产品构型管理方法和包含产品构型信息的产品数字孪生模型本体表达,为全三维研制模式下的产品构型管理提供了可行的技术解决方案。

文章对数字孪生智能刮料系统进行应用研究,该系统包括电气系统、液压系统和数字孪生建模分析部分。通过对智能系统的应用分析,实现电气系统的硬件设计、软件设计,实现智能控制的功能。通过设计液压系统,实现智能刮料装置需要具备的冲洗、润滑等功能。通过建立智能刮料系统的数字孪生模型,可以提前对设计的刮料装置是否满足设计要求进行预判,以减少设计成本。并能通过该系统更直观地监测智能刮料系统各部件的运行状态,提前进行故障预判。

目前液压支架建模方法存在建模方式单一、缺乏模型内部动作表达等问题,难以实现数字孪生模型的深度知识挖掘,且液压支架的建模只单独研究机械或者液压部分,很难掌握其整体动态特性。针对上述问题,以掩护式液压支架ZY6800/08/18D作为研究对象,提出了一种液压支架数字孪生体联合建模方法。利用SolidWorks软件建立液压支架机械系统和液压系统的三维实体模型,将三维实体模型生成.sldasm格式文件导入MapleSim软件中,使用运动副连接机械部分,液压元件连接液压部分,建立液压支架机械系统孪生模型和液压系统孪生模型,二者联合,与物理体通过数据库进行数据交互与模型优化。为了使模型1∶1映射物理体,建立了液压支架数字孪生体,包括系统层、信息层、物理层。对构建好的液压支架数字孪生体进行虚实一致性实验,在物理体与孪生体立柱输入相同信号的条件...

以ABB工业机器人为例,提出六角结构的工业机器人实验平台,通过功能设计和工艺仿真搭建实验平台,构建Unity3D虚拟仿真实验平台,包括工业机器人的工艺虚拟仿真和拆装虚拟仿真。利用工业通信标准OPC UA协议实现虚拟与真实工业机器人间的数据通信,实现了虚拟与真实机器人同步运动。分析了虚拟与真实机器人运动的位置误差,实验结果表明该平台可为智能制造提供虚拟解决方案,同时也是数字孪生概念下的具体技术应用,具有较强的推广性和应用性。

针对传统机械臂视觉系统标定方法存在标定误差大、精度低以及标定过程复杂的问题,提出一种面向数字孪生的手眼标定方法,通过分析标定原理给出标定方法以及搭建机械臂孪生虚拟平台,实现虚实空间的数据交互。结果表明:提出的手眼标定方法具有抓取精度高、抓取性能良好的优势。

为实现工业机器人与数字孪生体之间数据的双向驱动,基于数字孪生系统架构,开发一种工业机器人虚实联动系统。在Unity3D中搭建虚拟场景,建立关节控制、末端点位控制、末端轨迹控制等多种方式实现虚拟机器人的仿真运动。基于TCP/IP协议的Socket网络通信模式,利用双向传输的机器人位姿状态等数据驱动虚实模型同步运动。经测试,该系统具有良好的实时性与沉浸性,能够满足工业机器人的实时监测与可视化控制要求。