[发明专利]一种数字孪生行为模型快速构建方法

权利要求书

1.一种数字孪生行为模型快速构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)、按照时间增量△t采集物理实体的运动数据，即分别在时刻t₀、t₀+△t、t₀+△t*2、…、t₀+△t*n采集物理实体的n组运动数据，不同的时刻即是采集到的数据的时间戳，当限位信号，所述的限位信号来源于限位开关，限位开关安装在物理实体内部或者外部，用于限定物理实体的运行，当其运行到某个位置时，触发限位开关，限位信号有效，物理实体停止运动；限位信号有效时停止该次数据采集，将物理实体的该次系列动作记为工序一，并将采集到的数据和对应的时间戳存储在缓存中；

步骤(2)、继续采集物理实体的运动数据，并比较两次采集的数据间的差值，当该差值小于等于设定值时，即认为数据并无明显变化，物理实体处于等待中，并持续记录等待的时间，该等待的时间即为工序间的等待时间；否则，认为物理实体开始执行另一个工序，执行步骤(3)；

步骤(3)、返回步骤(1)继续采集、存储物理实体的数据、时间戳，直到物理实体的所有工序完成；

步骤(4)、发送指令让物理实体重复所有工序j次，并将时间戳复位，即保证物理实体在执行工序一时均是从t₀时刻开始，然后按照步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)采集、存储物理实体的数据、时间戳；

步骤(5)、对于采集到的所有数据，按工序将数据存储在不同的缓存中，即将工序一的数据、时间戳存储在一级缓存中，工序二的数据、时间戳存储在二级缓存中，以此类推；对于每个缓存，相同工序的数据存储在不同偏移地址处，将第一次采集到的工序一数据和时间戳存储在一级缓存偏移地址0开始的k-1字节长度空间中、将第二次采集到的工序一数据和时间戳存储在一级缓存偏移地址k开始的k-1字节长度空间中，以此类推，保证数据存储不冲突；

步骤(6)、对于最终采集到的所有数据，将每个缓存中的同一工序的数据按照时间戳去除最大值和最小值，并对剩下的数据求均值；假定一级缓存存储了j次工序一的数据和时间戳，偏移地址0处存储了第一次采集到的工序一的时间戳t₀、偏移地址1处存储了第一次采集到的工序一的数据偏移地址k处存储了第二次采集到的工序一的时间戳t₀、偏移地址k+1处存储了第二次采集到的工序一的数据偏移地址(j-1)×k处存储了第j次采集到的工序一的时间戳t₀、偏移地址(j-1)×k+1处存储了第j次采集到的工序一的数据则按照时间戳t₀搜索数据其中j＝1,2,...,j，去除这些数据中的最大值和最小值，并对剩下的数据求取平均值；

步骤(7)、将最终得到的所有数据重新组合成一帧数据并发送给虚拟模型，作为该虚拟模型的数字孪生行为模型。

2.根据权利要求1所述的一种数字孪生行为模型快速构建方法，其特征在于：

所述步骤(7)中，重新组合的数据帧格式包括帧头、工序一标识字段、工序一所有数据、工序二标识字段、工序二所有数据、…、工序一和工序二间的等待时间、工序二和工序三间的等待时间、…、校验字段、帧尾，其中工序标识字段表示工序的序号，即对于工序f而言，该字段填充数字f；工序所有数据字段只包括数据，不包括时间戳；校验字段的计算方式为除了帧头和帧尾之外的所有数据的相加，并取最低两个字节。

3.根据权利要求1所述的一种数字孪生行为模型快速构建方法，其特征在于：还包括：数字孪生行为模型快速构建模块跨接在物理实体和虚拟模型中间，采集物理实体的运动数据并经过添加时间戳、去除极值求均值处理后，发送给三维虚拟模型，作为三维虚拟模型后台的行为模型。

4.根据权利要求3所述的一种数字孪生行为模型快速构建方法，其特征在于：还包括：采用FPGA设计数字孪生行为模型快速构建模块，该模块跨接在物理实体与三维虚拟模型中间，同时在FPGA内部例化多个双端口BRAM模块用来存储数据及时间戳，通过BRAM的端口a完成数据采集与存储、通过BRAM的端口b完成数据读取与比较，提高数据处理的实时性。