关于数字孪生的冷思考及其背后的建模和仿真技术

近年来,数字孪生(Digital Twin)一词迅速蹿红,成为一个炙手可热的概念。但随着工业界和学术界对数字孪生的不断解读,其含义却越发扑朔迷离,和其他一些相关概念的界限也越来越模糊。数字孪生到底是什么,能做什么,边界在哪里,它和建模仿真是什么关系等等问题令很多人困惑。本文尝试对其中的一些疑惑进行粗浅的分析。1 Digital Twin到底指什么?

并联式混合动力汽车的建模和仿真

描述了并联式混合动力汽车(PHEV)仿真模型的建模思想,利用ADVISOR软件,建立了PHEV的仿真模型,并以SP-PHEV2000为例,对所建模型进行了仿真。结果表明,所建立的模型和提出的仿真方法是合理有效的。

基于MATLAB的双馈风电机组控制器的建模和仿真

以双馈风力发电机组的控制器为研究对象,分析了发电机速度控制环节和无功控制环节的原理,在matlab/simulink中建立了相应的仿真模型,并对无功控制环节进行了详细的仿真,分析了无功功率变化时对网侧逆变器和发电机定子转子电流的影响,结果表明,在无功功率调节的过程中网侧变流器的电流的幅值和相位变化很小,当发出容性无功增加时,网侧电压会下降,定子侧电流会上升,其相位会变大,网侧变流器的电流变化不大。

用于焦炉自动加热复杂系统的多智能Agent的建模和仿真

该文针对目前国内外的焦炉自动加热研究现状及JN-80的实际情况，在对焦炉自动加热这一复杂系统进行研究分析的基础上，利用基于多智能体Agent建模和仿真方法对焦炉自动加热复杂系统进行了建模和仿真，并对所建立的数学模型和工艺模型利用SWARM平台进行了仿真运算．结果表明：本文所建模型准确，节能3％左右；焦炭质量稳定而且有所提高，炉温平均波动小于4℃，安定系数均在0．95以上．

基于建模和仿真的战术电台互联网抗干扰对策研究

针对战术电台互联网具备机动、灵活组网的特点,利用建模和仿真的思路和方法,对作战环境、作战任务等相关因素进行假设后,根据通信干扰和通信干扰压制区2个模型制定了仿真流程图,最后验证了4点对策措施的抗干扰效果。结果表明：在获取相关情报和数据的基础上,该方法能够为指挥员提出抗干扰对策提供有效、可靠的参考。

异步电动机直接转矩控制的建模和仿真

对异步电动机直接转矩控制进行了建模与仿真研究.首先推导了异步电动机数学模型,简要阐述了异步电动机矢量控制的工作原理,重点阐述了其在MATLAB/Simulink中的建模过程.然后对仿真结果进行了比较分析,仿真结果表明异步电动机直接转矩控制在改变负载转矩和转矩滞环容差时,电机系统具有较好的动态特性.

支持网络建模和仿真的Modelica模型管理框架

为解决基于Modelica的仿真模型组织方式不能支持模型网络化共享控制和网络环境下在线建模和仿真的问题,采用数据库与文件仓相结合的方法重构Modelica模型组织方式,开发用户界面、模型管理服务和模型库,形成网络模型管理框架.基于该模型管理框架开发实现基于网络的多领域统一建模和仿真平台,可以有效支持用户网页可视化建模和仿真以及模型网络存储共享.

数字孪生用于城市建模和仿真

从原始数据到最终产品近年来,数字孪生概念几乎呈爆炸式增长,但在建筑环境中,传统术语长期以来一直是"3D城市模型".然而,数字孪生作为一个有用的概念正在越来越多地被接受,它超越了3D城市模型,不仅用于建模,还用于模拟城市.那么什么是数字孪生,它们是如何使用的,又涉及哪些挑战?

基于pro/e的旋耕机建模和仿真研究

中国是一个农业大国,近年来,中国经济发展迅速,农村市场是一个极具潜力的市场,根据预测,近两年农业林业发展趋势正在稳步上升。提高林业果园机械化管理这一方面是十分重要的。旋耕机的建模和仿真研究,对林业和果业机械化程度的快速成长有很好的研究意义。由于农业,果园特殊工作条件的限制,优化旋耕机的工作缺陷,从而保证旋耕机在特定环境下完成工作任务是本论文研究的主要方向。

某型航空发动机转速调节器建模仿真与优化

为解决某型航空发动机大慢车状态下转速下调的故障问题,以其转速调节器为研究对象,根据其机械机构和工作原理在AMESim平台上构建模型。利用试验结果和转速反馈调节特性由仿真验证了模型的准确性;分析了引起该故障的机制,通过仿真确定了影响因素主要为油门杆角度、发动机进口温度、离心飞重结构参数变化、调节器内弹簧刚度系数衰减,并结合实际工况对上述前3种故障进行排除,最终通过为调节器内弹簧添加预紧力补偿、采用新型材料替代等优化方案解决该故障问题。

基于Modelica语言的某气垫船机桨匹配建模及仿真

为满足某型气垫船推进系统的性能指标,开展基于国产化软件平台的机桨匹配算法研究。以某型气垫船的推进系统为对象,建立数学模型,并以基于Modelica语言的国产仿真平台MWorks为基础对该系统进行建模仿真。通过研究变螺距角、变转速时气垫船推进系统的性能,对机桨匹配算法进行优化。仿真结果表明,优化算法可满足螺距角变距时间要求、螺距角稳态误差要求以及燃机机动性能曲线要求,所提出的机桨匹配控制算法满足性能要求,研究结果可为类似气垫船推进系统设计提供借鉴。

某纯电动汽车动力系统的建模与仿真分析研究

电动汽车的节能环保性能主要取决于动力系统的参数匹配.针对某款纯电动汽车的动力设计要求,笔者进行了动力系统参数匹配设计,并运用ADVISOR软件进行了建模和仿真分析,结果验证了参数匹配的合理性,并在此基础上进一步探究影响该车整车性能的因素,为纯电动汽车的设计提供理论参考.

基于CSMA/CD的CAN总线访问的建模与仿真的研究

控制器局域网(CAN)是一种广泛应用的现场总线,其建模和仿真是对CAN的网络性能进行综合评估和网络优化的必要手段。现有的CAN总线访问的建模与仿真都采用了Aloha协议,本文介绍了用OPNET软件对CAN总线访问采用CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)协议进行建模和仿真。为了验证CSMA/CD的性能,采用CSMA/CD和Aloha两种协议对CAN总线访问,并对两种结果进行比较。通过比较得出,采用CSMA/CD协议访问的总线利用率要比采用Aloha协议的总线利用率高。

自治主体建模在海军战术仿真中的应用

多主体系统是分布人工智能和分布计算的交叉研究领域,也是普遍公认的研究和解决复杂自适应系统问题的一种有效途径,而武器装备体系对抗就是一类典型的复杂自适应系统问题。从分析实体模型层次和类型入手,利用作战主体刻画具有复杂作战行为的实体,提出一个作战主体模型框架,阐述作战单元、作战平台和装备的(装配或指挥控制)关联关系。

基于SIMULINK的核反应堆功率调节系统建模与仿真

在建立核反应堆点堆动力学模型基础上,通过SIMULINK工具搭建反应堆功率调节系统模型,进行反应性扰动试验,对模型的仿真性能进行验证。仿真模型实现了期望的反应堆功率自动调节的要求和结果。本文工作为进一步开展反应堆控制系统设计奠定了技术基础。

基于伪键图的单相介质换热器的建模与仿真

采用了伪键图的建模方法,以单相介质换热器为研究对象,通过构造虚拟的环节,建立了描述换热器链式结构的伪键图模型,导出了伪键图模型对应的状态方程.仿真结果表明基于伪键图方法的数值仿真能较好预测单相介质换热过程的动态特性.

基于运动学建模仿真的大型构件自动焊接系统设计方法

在先进制造领域,许多重要的大型结构件焊接生产有其特殊性和复杂性。因此,要求设计研制具有多个运动自由度协调数控功能的自动焊接专机系统。阐述了在这类系统设计过程中运动学和动力学建模仿真的必要性,并针对一种大型椭球薄壁构件自动焊接专机系统的设计,给出了运动学建模及仿真计算的应用实例。

襟翼驱动器输出加载系统建模与仿真

介绍一套飞机襟翼驱动器的故障检测和性能测试系统,该系统采用比例阀控制液压马达,模拟襟翼驱动器的输出加载部分。并对它进行了数学建模和仿真,可以作为相关研究和实验的参考。

基于石墨烯薄膜的静电扬声器理论建模与仿真分析

针对基于石墨烯薄膜的新型静电扬声器设计缺乏理论指导的问题,对石墨烯静电扬声器进行了理论建模和仿真分析研究。在静电扬声器原理的基础上,采用质量-弹簧-阻尼系统建模分析了石墨烯薄膜在工作时的振动特性,研究了薄膜半径,厚度和应力对其振动特性的影响,利用COMSOL软件建立了石墨烯静电扬声器的有限元模型,对比分析了不同薄膜半径、厚度和应力对应的石墨烯静电扬声器的频率响应特性,验证了理论模型的准确性。结果表明,石墨烯薄膜半径越大,厚度越薄,应力越小,相应的石墨烯静电扬声器频率响应特性越好。

基于TEAM P21三维杂散场问题建模仿真与验证

TEAM Problem 21,作为国际计算电磁学会(international compumag society)旗下用于测试电磁分析方法和软件的系列基准问题(benchmark problem)之一于1993年11月由作者团队提出。本文扼要回顾Problem 21的工业和计算电磁学背景以及持续升级的进程,系统总结基于Problem 21的建模和仿真研究以及所取得的测量和数值计算的主要结果,重点介绍Problem 21基准族结合工业应用需求的新进展。