[发明专利]数字孪生闭环控制方法、系统、计算机设备及存储介质

说明书

本发明提供了数字孪生闭环控制方法、系统、计算机设备及存储介质，通过将根据物理实体构建的数字孪生分布式模型与嵌入式实时操作系统融合得到嵌入式控制系统，采集物理实体的运行数据，通过嵌入式控制系统对物理实体进行模拟仿真得到数字孪生仿真模型，以及进行数字孪生仿真模型与物理实体间的虚实交互；接收并处理嵌入式控制系统同步的运行数据得到待分析运行数据后，基于待分析运行数据，分别根据嵌入式控制系统和预设控制目标对物理实体的运动状态进行相应的实时跟踪和预测，以及根据对应的状态预测结果对物理实体进行闭环反馈控制的方法，解决了现有数字孪生与实体间的同步延迟偏差问题，有效保证虚实交互实时性，且实现了对实体的精准控制。

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，特别是涉及一种面向制造的数字孪生闭环控制方法、系统、计算机设备及存储介质。

背景技术

随着传统制造业向智能制造方向转型的不断推进，融合新一代信息技术(如云计算、物联网、大数据、移动互联、人工智能等)的智能制造备受关注，而数字孪生技术作为一种有效实现智能制造的方法随之成为人们热衷研究的对象。数字孪生技术以数字化方式创建物理实体的虚拟实体，并借助历史数据、实时数据和算法模型来模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期，具有虚实共生、高虚拟仿真、高实时交互等技术特性，是实现信息空间和物理空间信息数据融合的重要方法、手段。基于数字孪生技术有望实现实体制造与虚拟制造实时交互的精准制造，而这一过程的实现必须依赖于对物理实体快速且精准的控制。

现有基于数字孪生的控制体系较为扁平化，其直接通过通信信道实现物理实体与数字孪生体模型间的数据同步，进而驱动数字孪生体模型同步动作，实现对物理实体的实时映射和模拟，然而基于通信信道传输的延迟性不易控制，极易导致数字孪生模型与实体之间的同步运行存在偏差，而且数字孪生体根据操作人员的经验或者指令再去驱动物理实体执行动作，并不能真正地实现实时、精准和有效的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字孪生闭环控制方法、系统、计算机设备及存储介质，通过基于物理空间与信息空间中信息要素的相互映射，建立全要素互联、高度保真的智能制造信息空间模型的基础上，构建立体式、覆盖全域(感知层、边缘层、执行层)、集“嵌入式控制-虚体边缘控制-实体目标控制”为一体的闭环反馈控制方法，以解决现有数字孪生与实体间的同步延迟偏差问题，有效保证虚实交互实时性，且实现对物理实体的精准控制。

为了实现上述目的，有必要针对上述技术问题，提供了一种数字孪生闭环控制方法、系统、计算机设备及存储介质。

第一方面，本发明实施例提供了一种数字孪生闭环控制方法，所述方法包括以下步骤：

根据物理实体，构建对应的数字孪生分布式模型；所述数字孪生分布式模型包括实体装配模型、控制模型和驱动模型；

将所述数字孪生分布式模型与嵌入式实时操作系统融合，构建嵌入式控制系统；

采集物理实体的运行数据，并根据所述运行数据和所述嵌入式控制系统对所述物理实体进行数字孪生模拟仿真，得到数字孪生仿真模型，以及通过所述嵌入式控制系统进行所述数字孪生仿真模型与所述物理实体间的虚实交互；

接收所述嵌入式控制系统同步的所述运行数据，对所述运行数据进行预处理，得到待分析运行数据；

根据所述待分析运行数据和所述嵌入式控制系统，对所述物理实体的运动状态进行实时跟踪，并根据预设控制目标和所述待分析运行数据对所述物理实体的运行状态进行预测，得到状态预测结果；

根据所述状态预测结果对所述物理实体进行闭环反馈控制。

进一步地，所述将所述数字孪生分布式模型与嵌入式实时操作系统融合，构建嵌入式控制系统的步骤包括：

根据所述数字孪生分布式模型，得到数字孪生程序；