基于产品数字孪生模型的制造信息测度与协同研究

发布时间：2020-07-29 20:55

【摘要】：产品数字孪生模型是实现智能制造过程中信息物理系统(Cyber Physical System,CPS)构建的关键技术。作为在虚拟空间建立的反映现实产品的工作状态和工作进展的信息镜像模型,产品数字孪生模型是产品实体全生命周期过程在虚拟空间的数字化映射。产品数字孪生模型是通过虚实空间的实时信息交互传递产生并逐渐完善的,是产品全生命周期的扩展与延伸。产品数字孪生模型主要应用于模拟、监控、诊断、预测和控制产品在现实环境中的形成过程和行为,推进产品全生命周期各阶段的高效协同。产品数字孪生模型基于感知的大数据进行分析决策,进而控制现实空间中的产品实体。这个过程的实现离不开相应的高实时性数据信息交互、高置信度仿真预测、超级计算能力等技术。产品数字孪生模型作为现实产品在虚拟空间的超写实动态模型,建立高精度性的虚拟产品模型、多物理场建模、高保真度响应模拟等是首要解决的技术难题。包含产品全要素、全生命周期过程的数据信息是产品数字孪生模型的应用基础,而有关这些数据信息所涉及的先进传感器技术、自适应感知、精确控制与执行技术等难题急需攻关。因此,对产品数字孪生模型中各方信息测度与协同有着重要的现实意义。本文的相关研究内容如下:(1)运用信息熵及通信理论,分析制造系统中制造信息差存在的成因与累积效应,建立制造系统的时、空信息差模型。(2)通过对产品数字孪生模型与产品全生命周期关系的分析整合,建立了基于产品数字孪生模型的信息测度框架,通过统一的信息测度模型,运用信息熵理论对所建立的信息测度框架中各方进行信息测度,结合具体算例,验证了所建模型和方法的有效性与准确性。(3)为进一步研究产品数字孪生模型中的信息协同问题,运用演化博弈理论,建立了实体产品和虚拟产品之间信息协同的演化博弈模型,分析演化博弈过程中各因素影响下的实体产品和虚拟产品之间信息协同的策略选择,并对演化博弈模型均衡点的局部稳定性进行分析。相关结论表明选取的博弈策略能够有效减小产品数字孪生模型中存在的信息差。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TH16
【图文】：

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本文编号：2774483