В журнале «Вестник ИГЭУ» № 5 за 2021 год опубликована статья «Моделирование тепловых процессов с использованием электрических схем замещения в цифровых двойниках технических устройств».
Авторы: А.И. Тихонов, В.Е. Мизонов, М.С. Фадеева (Ивановский Государственный энергетический университет имени В.И. Ленина, г. Иваново), А.В. Стулов (ООО «НПК «АВТОПРИБОР», г. Владимир).
Стр.: 51-59.
Полный текст.
Состояние вопроса. Одно из перспективных направлений цифровизации экономики сегодня связывают с понятием цифровых двойников технических систем. Интерес представляют, в частности, цифровые двойники, которые строятся на основе имитационных моделей технических устройств, калибруемых по результатам экспериментальных исследований на реальном устройстве. Такие модели позволяют осуществлять превентивный анализ последствий эксплуатации данных устройств в различных режимах. При этом возникает проблема построения параметрически связанных моделей физических процессов различной природы, лежащих в основе принципов функционирования данных устройств. В настоящее время для этих целей используются пакеты имитационного моделирования, наиболее популярным из которых является MatLab Simulink. Однако не все подобные пакеты предоставляют средства для работы с цепными моделями всех интересующих пользователя физических процессов. В связи с этим актуальной является разработка способа построения цифровых двойников технических устройств с использованием моделей произвольных физических процессов (в частности, тепловых) на основе электрических схем замещения, что унифицирует задачу моделирования процессов на основе теории цепей.
Материалы и методы. При разработке способа построения цифровых двойников использовано явление изоморфизма уравнений физических процессов на основе теории цепей, построенной на основе теории обыкновенных дифференциальных уравнений. Моделирование осуществлено в среде MatLab Simulink с использованием библиотеки моделирования физических процессов SimScape. При моделировании приняты допущения, типичные для теории цепей.
Результаты. Разработан способ построения имитационных моделей, основанный на использовании электрических схем замещения физических процессов произвольной природы. В отличие от существующих подходов, где метод аналогии используется главным образом для моделирования одного из процессов, интересующих исследователя, предлагается создавать единую связанную модель всех физических процессов, лежащих в основе функционирования данного класса устройств, что позволит снизить уровень требований к системам имитационного моделирования, ограничив запрашиваемый функционал этих систем лишь электрическими цепями.
Выводы. Предложенный способ может быть положен в основу создания цифровых двойников технических устройств, позволяющих имитировать их работу в произвольных режимах с учетом множества связанных факторов различной физической природы.