一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制方法及系统，系统包括：纺织成套装备数字孪生子功能模块，该模块首先在功能上将纺织成套装备划分为多个子功能块，然后分别构建各子功能块的数字孪生模型，基于纺织成套装备工艺和历史数据完成各子功能块数字孪生模型的迭代和验证，基于各子功能块数字孪生模型与各子功能块实体间的交互，得到在实时性约束下的各子功能块输入节点和输出节点的时间区间；数字孪生纺织成套装备实时交互控制决策模块，该模块监控各子功能块输入和输出的实际时间，并基于各子功能块输入节点和输出节点的时间区间完成对纺织成套装备实时交互控制决策的生成。策的生成。策的生成。

A real time interactive control method and system for digital twin textile equipment

【技术实现步骤摘要】
一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制方法及系统


[0001]本专利技术属于电子工程和计算机科学领域，具体涉及一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制方法及系统。

技术介绍

[0002]纺织成套装备广泛应用于纺织车间，如落丝机、堆垛机、纺丝机等，在纺丝工艺中，各环节之间密切衔接，存在很严格的时序关系，如果某一环节出现交大时延，那么整体纺丝生产都将受到影响，甚至停工。但是从另一方面说，对于纺织装备而言，其在加工运行中各子模块间必然存在时延，且有的时延是无法避免的，如传输时延，那么如何最大程度的减小纺织装备运行时延，提高整体实时性是值得探讨的。为此，本专利技术公开了一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制方法，通过纺织成套装备数字孪生子功能模块和数字孪生纺织成套装备实时交互控制决策模块的设计，借助数字孪生技术，在一定程度上减小纺织成套装备各子功能块间的时延，提高纺织成套装备交互控制实时性。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题为：提供一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制方法及系统，该方法涵盖了纺织成套装备数字孪生子功能模块和数字孪生纺织成套装备实时交互控制决策模块的设计，能够在一定程度上减小纺织成套装备各子功能块间的时延，提高纺织成套装备交互控制实时性。
[0004]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制方法，包括：
[0005]步骤1、设计纺织成套装备数字孪生子功能，首先在功能上将纺织成套装备划分为多个子功能块，然后分别构建各子功能块的数字孪生模型，基于纺织成套装备工艺和历史数据完成各子功能块数字孪生模型的迭代和验证，基于各子功能块数字孪生模型与各子功能块实体间的交互，得到在实时性约束下的各子功能块输入节点和输出节点的时间区间；
[0006]步骤2、数字孪生纺织成套装备实时交互控制决策，通过监控各子功能块输入和输出的实际时间，并基于各子功能块输入节点和输出节点的时间区间完成对纺织成套装备实时交互控制决策的生成。
[0007]进一步的，步骤(1)、设计纺织成套装备数字孪生子功能，具体实现如下；
[0008](1.1)在功能上将纺织成套装备划分为多个子功能块，同时构建各子功能块的数字孪生模型，子功能块个数记为n；
[0009](1.2)基于纺织成套装备工艺和历史数据完成各子功能块数字孪生模型的迭代和验证，即将纺织成套装备工艺进行程序编码并作为各子功能块数字孪生模型的属性；利用历史数据中各子功能块的输入作为各子功能块数字孪生模型的输入，对比历史数据中各子功能块的输出和各子功能块数字孪生模型的输出，两者差值在纺织成套装备工艺允许范围内即可认定各子功能块数字孪生模型的正确性，否则，校正各子功能块数字孪生模型；
[0010](1.3)基于纺织成套装备工艺中确定的实时性要求，并利用构建的各子功能块数字孪生模型的仿真运行，确定各子功能块输入和输出的时间区间，即输入时间区间为字孪生模型的仿真运行，确定各子功能块输入和输出的时间区间，即输入时间区间为字孪生模型的仿真运行，确定各子功能块输入和输出的时间区间，即输入时间区间为分别为输入时间区间的最小输入时间和最大输入时间；输出时间区间为时间；输出时间区间为为输出时间区间的最小输出时间和最大输出时间，其中i为各子功能块的序号；
[0011]进一步的，步骤(2)、数字孪生纺织成套装备实时交互控制决策，具体实现如下；
[0012](2.1)将步骤(1)中构建的纺织成套装备各子功能块数字孪生模型与纺织成套装备各子功能块同步运行，并监控纺织成套装备各子功能块输入和输出的实际时间，记为和其中i为各子功能块的序号；
[0013](2.2)当大于即子功能块i的输入实际时间大于该子功能块所允许的最大输入时间，则将与子功能块i同步运行的子功能块数字孪生模型计算得到的输出直接作为子功能块i的实际输出，其中i区间为[1，n]；
[0014](2.3)当大于即子功能块i的输出实际时间大于该子功能块所允许的最大输出时间，则将与子功能块i同步运行的子功能块数字孪生模型计算得到的输出直接作为子功能块(i+1)的实际输入，其中i区间为[1，n
‑
1]；
[0015](2.4)当大于即子功能块n的输出实际时间大于该子功能块所允许的最大输出时间，则将与子功能块n同步运行的子功能块数字孪生模型计算得到的输出直接作为子功能块n的实际输出。
[0016]本专利技术还提出一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制系统，包括：
[0017]纺织成套装备数字孪生子功能模块，该模块首先在功能上将纺织成套装备划分为多个子功能块，然后分别构建各子功能块的数字孪生模型，基于纺织成套装备工艺和历史数据完成各子功能块数字孪生模型的迭代和验证，基于各子功能块数字孪生模型与各子功能块实体间的交互，得到在实时性约束下的各子功能块输入节点和输出节点的时间区间；
[0018]数字孪生纺织成套装备实时交互控制决策模块，该模块监控各子功能块输入和输出的实际时间，并基于各子功能块输入节点和输出节点的时间区间完成对纺织成套装备实时交互控制决策的生成。
[0019]进一步的，所述纺织成套装备数字孪生子功能模块，具体实现如下；
[0020](1.1)在功能上将纺织成套装备划分为多个子功能块，同时构建各子功能块的数字孪生模型，子功能块个数记为n；
[0021](1.2)基于纺织成套装备工艺和历史数据完成各子功能块数字孪生模型的迭代和验证，即将纺织成套装备工艺进行程序编码并作为各子功能块数字孪生模型的属性；利用历史数据中各子功能块的输入作为各子功能块数字孪生模型的输入，对比历史数据中各子功能块的输出和各子功能块数字孪生模型的输出，两者差值在纺织成套装备工艺允许范围内即可认定各子功能块数字孪生模型的正确性，否则，校正各子功能块数字孪生模型；
[0022](1.3)基于纺织成套装备工艺中确定的实时性要求，并利用构建的各子功能块数字孪生模型的仿真运行，确定各子功能块输入和输出的时间区间，即输入时间区间为
分别为输入时间区间的最小输入时间和最大输入时间；输出时间区间为入时间；输出时间区间为为输出时间区间的最小输出时间和最大输出时间，其中i为各子功能块的序号；
[0023]进一步的，数字孪生纺织成套装备实时交互控制决策模块，用于进行实时交互控制决策，具体实现如下；
[0024](2.1)将前述构建的纺织成套装备各子功能块数字孪生模型与纺织成套装备各子功能块同步运行，并监控纺织成套装备各子功能块输入和输出的实际时间，记为和其中i为各子功能块的序号；
[0025](2.2)当大于即子功能块i的输入实际时间大于该子功能块所允许的最大输入时间，则将与子功能块i同步运行的子功能块数字孪生模型计算得到的输出直接作为子功能块i的实际输出，其中i区间为[1，n]；
[0026](2.3)当大于即子功能块i的输出实际时间大于该子功能块所允许的最大输出时间，则将与子功能块i同步运行的子功能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制方法，其特征在于，包括：步骤1、设计纺织成套装备数字孪生子功能，首先在功能上将纺织成套装备划分为多个子功能块，然后分别构建各子功能块的数字孪生模型，基于纺织成套装备工艺和历史数据完成各子功能块数字孪生模型的迭代和验证，基于各子功能块数字孪生模型与各子功能块实体间的交互，得到在实时性约束下的各子功能块输入节点和输出节点的时间区间；步骤2、数字孪生纺织成套装备实时交互控制决策，通过监控各子功能块输入和输出的实际时间，并基于各子功能块输入节点和输出节点的时间区间完成对纺织成套装备实时交互控制决策的生成。2.根据权利要求1所述的一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制方法，其特征在于，步骤(1)、设计纺织成套装备数字孪生子功能，具体实现如下；(1.1)在功能上将纺织成套装备划分为多个子功能块，同时构建各子功能块的数字孪生模型，子功能块个数记为n；(1.2)基于纺织成套装备工艺和历史数据完成各子功能块数字孪生模型的迭代和验证，即将纺织成套装备工艺进行程序编码并作为各子功能块数字孪生模型的属性；利用历史数据中各子功能块的输入作为各子功能块数字孪生模型的输入，对比历史数据中各子功能块的输出和各子功能块数字孪生模型的输出，两者差值在纺织成套装备工艺允许范围内即可认定各子功能块数字孪生模型的正确性，否则，校正各子功能块数字孪生模型；(1.3)基于纺织成套装备工艺中确定的实时性要求，并利用构建的各子功能块数字孪生模型的仿真运行，确定各子功能块输入和输出的时间区间，即输入时间区间为生模型的仿真运行，确定各子功能块输入和输出的时间区间，即输入时间区间为生模型的仿真运行，确定各子功能块输入和输出的时间区间，即输入时间区间为分别为输入时间区间的最小输入时间和最大输入时间；输出时间区间为出时间区间为为输出时间区间的最小输出时间和最大输出时间，其中i为各子功能块的序号。3.根据权利要求1所述的一种数字孪生纺织成套装备实时交互控制方法，其特征在于，步骤(2)、数字孪生纺织成套装备实时交互控制决策，具体实现如下；(2.1)将步骤(1)中构建的纺织成套装备各子功能块数字孪生模型与纺织成套装备各子功能块同步运行，并监控纺织成套装备各子功能块输入和输出的实际时间，记为和其中i为各子功能块的序号；(2.2)当大于即子功能块i的输入实际时间大于该子功能块所允许的最大输入时间，则将与子功能块i同步运行的子功能块数字孪生模型计算得到的输出直接作为子功能块i的实际输出，其中i区间为[1，n]；(2.3)当大于即子功能块i的输出实际时间大于该子功能块所允许的最大输出时间，则将与子功能块i同步运行的子功能块数字孪生模型计算得到的输出直接作为子功能块(i+1)的实际输入，其中i区间为[1，n
‑
1]；(2.4)当大于即子功能块n的输出实际时间大于该子功能块所允许的最大输出时间，则将与子功能块n同步运行的子功能块数字孪生模型计算得到的输出直接作为子功能块n的实际输出。
4.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶飞，王勇，邹孝付，徐慧，程江峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：