РЕАЛИЗАЦИЯ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА В СРЕДЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ МАРС

Аннотация

В статье рассмотрена методика построения цифрового двойника для имитации процессов старения компонентов электрической схемы и связанных с ними постепенными отказами оборудования. Данный двойник создается посредством плат ввода-вывода, подключаемых к микроконтроллеру STM32. Это позволяет передавать некоторый аналоговый сигнал от объекта и оцифровывать его в микроконтроллере, который далее передается на компьютер с запущенной на нем средой моделирования МАРС. Другой канал реализует те же сигналы, но от компьютерной модели объекта, и далее сигналы с компьютерной модели и с реального объекта сравниваются с помощью компаратора, а затем визуализируются с помощью виртуального осциллографа. Приведена программно-аппаратная реализация цифрового двойника. Цель: реализовать цифровой двойник выпрямителя с фильтром в среде моделирования МАРС. Методы. Для реализации цифрового двойника необходимо собрать электрическую схему реального объекта, а также собрать виртуальную схему на основе компонентов среды моделирования МАРС. Затем необходимо сымитировать деградацию параметров реального объекта путем понижения емкости конденсатора. Сравнение сигналов напряжений, полученных с реального объекта и виртуальной модели, происходит при помощи сопоставления коэффициентов пульсаций. По разнице коэффициентов пульсаций определить, находится ли отклонение напряжения на конденсаторе реального объекта от напряжения на конденсаторе виртуального объекта в заданном допустимом диапазоне. Результаты. Собрана электрическая схема выпрямителя с фильтром. Реализована виртуальная схема выпрямителя с фильтром в среде моделирования МАРС. Проведен эксперимент, имитирующий деградацию параметров реального объекта. Полученные результаты визуализированы при помощи виртуального осциллографа. Рассчитаны коэффициенты пульсаций и их разница. Заключение. Проведенный эксперимент показал, что цифровой двойник справляется со своей задачей, а именно – с выявлением сильного отклонения заданных параметров от нормы.