[发明专利]一种数字孪生模型一致性保持系统及方法

说明书

本发明公开了一种数字孪生模型一致性保持系统及方法，包括(1)、读取物理实体的数据和数字孪生模型仿真结果，将两者差值作为模型偏差值，与数字孪生模型的一致性阈值进行对比，实现数字孪生模型一致性判定；步骤(2)、根据模型一致性判定结果及模型结构特征，分析模型偏差原因，对数字孪生模型的结构和参数进行动态演化；步骤(3)、读取物理实体的数据和模型演化后的数字孪生模型仿真结果，计算模型偏差值并与一致性阈值进行对比，实现数字孪生模型一致性验证。本发明能够为数字孪生模型的一致性提供动态保持方法，并一定程度上为数字孪生模型提供有效应用与服务奠定基础。

技术领域

本发明属于电子工程和计算机科学领域，具体涉及一种数字孪生模型一致性保持系统及方法。

背景技术

基于实时数据驱动的数字孪生模型能够描述物理实体的状态和特征。而数字孪生模型描述的特征与物理实体的特征在模型动态运行过程中保持一致是性是数字孪生模型实施的核心关键。目前对于数字孪生模型一致性问题的探讨主要围绕数字孪生模型一致性的判定方法(专利申请号201910920573.9)和机电物理模型的一致性保持方法(专利申请号201910099067.8)，但是这些方法存在明显不足，未能考虑物理实体的结构变化和参数变化两方面情况。为此，本发明公开了一种数字孪生模型一致性保持系统及方法，通过对数字孪生模型的一致性检验、动态演化和一致性验证，在一定程度上实现保持数字孪生模型动态运行过程中的一致性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种数字孪生模型一致性保持系统及方法，适用于具有多维度特征的数字孪生模型，特别是复杂装备的数字孪生模型，使得当物理实体实际工作时可以通过数字孪生一致性保持方法实现模型高精度运行，以用于后续对物理实体的控制、预测、优化。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

本发明的一种数字孪生模型一致性保持系统，包括：一致性判定模块、演化模块、一致性验证模块；

一致性判定模块，针对某一物理实体，确定该物理实体的数字孪生模型的一致性阈值，所述一致性阈值保证数字孪生模型的仿真满足基本要求；将物理实体的数据和数字孪生模型仿真结果的差值作为数字孪生模型偏差值，将所述数字孪生模型偏差值与数字孪生模型的一致性阈值进行对比，如果所述数字孪生模型偏差值低于所述数字孪生模型的一致性阈值，则数字孪生模型符合数字孪生模型的一致性要求，得到数字孪生模型一致性判定结果；否则不符合数字孪生模型的一致性要求，则需要送至演化模块，进行数字孪生模型演化；

演化模块，根据所述物理实体的数字孪生模型的结构，将数字孪生模型偏差划分为结构偏差和参数偏差两种类型；根据一致性判定模块中的数字孪生模型一致性判定结果及数字孪生模型结构，确定数字孪生模型的偏差类型；如果数字孪生模型的偏差类型为结构偏差，则采取结构演化方法，得到结构演化后的数字孪生模型；如果数字孪生模型的偏差类型为参数偏差，则采取参数演化方法，得到参数演化后的数字孪生模型；

一致性验证模块，判断演化后的数字孪生模型的参数是否符合数字孪生模型的结构要求，如果不符合要求，则重新进行数字孪生模型演化，即重复演化模块；读取演化后的数字孪生模型仿真结果与物理实体的数据，将两者差值作为数字孪生模型的准确度；将数字孪生模型的准确度与所述一致性阈值进行对比，如果数字孪生模型的准确度低于所述一致性阈值，则演化后的数字孪生模型符合一致性要求，如果数字孪生模型的准确度高于所述的一致性阈值，则不符合一致性要求，需要重新演化，即重复演化模块的内容，最终得到数字孪生模型一致性验证结果。

所述演化模块中，结构演化方法实现包括如下步骤：

①针对某一物理实体，该物理实体由不同的组件组成，该物理实体的数字孪生模型由组件模型构成，组件模型描述物理实体的组件；物理实体的组件由功能模块组成，组件模型由功能模块模型组成，功能模块模型描述物理实体的组件的功能；数字孪生模型、组件模型及功能模块模型均存储于数字孪生模型库中；