[发明专利]一种基于时间自动机的数字孪生制造单元行为建模方法

权利要求书

1.一种基于时间自动机的数字孪生制造单元行为建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对制造单元的物理实体组成与加工需求进行考察，获取行为特征与对应的时间参数，针对具体加工任务，基于启发式智能算法生成包含在制品唯一标识号wp_id，工序号proc，加工设备标识号mech_id和加工时间time的制造单元加工设备运行序列；

S2、根据制造单元的实际组成对制造单元内部的系统进行划分，构建加工设备、转运设备以及缓冲区与仓储的时间自动机模型；

S3、以生产过程中物料的流转过程为核心，构建制造单元的时间自动机网络，生成制造单元的行为模型；

S4、使用UPPAAL对模型进行正确性与可达性验证，如果不符合，返回步骤S3进行修改；

S5、基于UPPAAL推理引擎，根据加工设备的运行序列，生成包括设备运行序列equ_type,equ_id,transfer,time与在制品状态追踪序列wp_id,wp_transfer,time的制造单元整体行为序列，用于制造单元孪生体的执行分析，具体为：

S501、通过建立客户端向推理机服务器发送请求与之建立连接，与推理机引擎Engine建立链接；

S502、通过Document模块解析时间自动机网络的.xml文件，Engine模块调用UPPAAL推理引擎建立推理机引擎Engine需要的System，Symbolic模块调用内部推理机实现符号的推理功能，给出迁移发生的序列与符号条件；

S503、Concrete模块基于随机算法依据限定给出具体迁移发生时，时间自动机网络内各自动机的时钟变量的准确值；

S504、生成的结果通过Output模块解析成json文件的格式并输出，用于制造单元数字孪生体执行分析；发送给物理实体中总控系统实现制造过程执行，发送虚拟模型配合实现仿真分析。

2.根据权利要求1所述的基于时间自动机的数字孪生制造单元行为建模方法，其特征在于，步骤S2中，构建加工设备的时间自动机模型具体为：

加工设备时间自动机Mechine(mc_id,mc_t)包括2个参数与10个状态，设备序号mc_id，为设备时钟值mc_t，初始状态表示机床待机或者停机状态Init；机床与总控系统建立连接的过程CretaSub；机床接受到了总控加工命令准备开始进行加工GetCommand；机床的气动推拉门运动到合适的位置开始OpenDoor、OpenDoorInit；机床处于加工之前的等待阶段idelBefore；机床关闭气动推拉门的过程CloseDoor；机床根据指令G代码进行的切削加工的过程Mechining；紧急状态MechiningFinsh，机床的加工完成urgent state；机床在加工结束以后的等待阶段idelAfter。

3.根据权利要求1所述的基于时间自动机的数字孪生制造单元行为建模方法，其特征在于，步骤S2中，构建转运设备的时间自动机模型具体为：

转运机器人时间自动机Robot(rb_id,rb_t)包括2个参数与11个状态，设备序号rb_id，代表设备时钟值rb_t；机器人待机或者停机状态Init；机器人与总控建立连接的过程CreatSub；等待状态Idel；机器人接受到总控的命令准备开始进行移动GetGoal；机器人控制器根据总控的目标命令进行运动学求解或运动轨迹的读取Planning；紧急状态表示机器人的运动规划完成GetPlanSub；机器人运动到初始点Move2Start，机器人移动到终止点Move2End，机器人夹具的松紧FixAction1、FixAction2；机器人完成一组指令以后返回初始状态的过程Back2Init；

构建AGV时间自动机Agv(agv_t)，设备时钟值agv_t，AGV待机或者停机状态Init；AGV机器人与总控建立连接的过程CreatSub；等待状态Idel；AGV机器人接受到总控的命令准备开始进行移动GetGoal；机器人运动到初始点Move2Start，机器人移动到终止点Move2End。