本文来自Ajit Jaokar。Ajit总部位于伦敦，他的工作涉及人工智能(AI)和物联网(IoT)相关的研究、创业和学术。阿吉特在他的公司Feynlabs担任数据科学家，专注于为网络安全、机器人和医疗保健等领域构建创新的早期人工智能原型。他是这门课的课程主任:人工智能:云和边缘实现．

简介

我们将讨论数字的双胞胎该课程由牛津大学继续教育系提供，基于MATLAB和Unity。学习者将在模型设计的框架下学习基于模型的设计数字双以及其先进的建模技术，如AR、VR等。

背景

数字双胞胎是一个物理实体的模型，从概念到开发、生产、运营和退役，在整个生命周期中进行开发和维护。该模型不断更新，以反映实体的当前状态，因此，它提供了许多分析和改进业务决策的机会。在现代数字双胞胎开发中，仿真软件集成了一系列技术，如照片逼真模拟器和人工智能，以生成可部署在广泛操作系统上的预测模型。由于需要系统集成、V&V和部署，开发工作流类似于基于模型的设计框架。因此，我们设计了这门课程数字双胞胎:用AR、VR和MR增强基于模型的设计(在线)在牛津大学，我们考虑了数字双胞胎的新兴技术的颠覆性，以及它们对基于工业模型的设计的影响。这篇博客文章解释了我们这门课程的基本原理，对工业的影响，以及在MATLAB中实现这些思想的技术。

基于模型的设计的演变

背后的想法基于模型的设计都已经成熟了。基于模型的设计方法将虚拟模型置于开发过程的中心，以改进工程产品的交付。下载188bet金宝搏基于模型的设计(MBD)组合建模的概念而且自动化来

• 加快探索新设计和执行快速、可重复的测试具有建模和仿真;
• 消除手动步骤，减少人为错误自动化的步骤，如报告，编码，而且验证;
• 创建一个数字线程可追溯性从需求和系统架构到组件设计和测试;
• 执行预见性维护，将模型作为数字双胞胎，对系统运行进行故障检测和优化。

这些想法已经为当前的设计过程增加了许多好处，但MBD还在几个方向上发展。

• 数字的双胞胎正在成为MBD的重要组成部分，因为公司寻求通过分析完整的生命周期来持续改进产品版本;
• 带有基于物理的引擎的模拟和模拟器加速建模工作流程。开发人员很少指定模型行为，而是将系统组装成具有指定物理行为的参数组件网络——就像在Simscape模型、CAD包或游戏引擎中一样;
• 工作流程跨越许多领域和垂直领域，跨行业共享技术，如。基于激光雷达的汽车和建筑制图。
• 每个垂直方向上的模型粒度都在增加，并且组件需要在不同级别的保真度支持系统级性能优化金宝app；
• 人工智能策略补体建模、设计和分析(下文解释)
• 增强，虚拟和混合现实提高工程产品的设计能力，在虚拟场景下进行测试，并提供新的产品体验;下载188bet金宝搏
• 计算加法和破坏性制造3D打印和CNC铣削等技术成为设计过程的一部分。

总的来说，这些想法正在实施之中4.0行业，即。利用软件和互联网技术实现传统制造业和工业实践的自动化。

对工业的影响-数字双胞胎和基于模型的设计

MBD的进化有几个含义。在这里，我们将概述一些对工业的影响

1)人工智能和算法对数字双胞胎的影响

一系列建模算法可用于数字双胞胎的开发。例如，实现的算法

1. 基于物理的造型,开发人员实现了物理系统的控制方程，并通过分析和数值技术的结合来求解它们，g。常微分方程的龙格-库塔求解器，或偏微分方程的有限元方法。基于硬件数据的参数估计可以提高模型的保真度。该模型也可用于支持系统中的观测器，例如卡尔曼估计器。金宝app
2. 数据驱动建模，其中模型是从输入-输出组件数据推导出来的，g。使用回归、查找表或系统识别技术;
3. 基于ai造型，其中使用学习技术来提高数据驱动代理模型的保真度和动态性能。

开发人员需要不同的技能和专业知识来决定哪种方法最适合给定的设计场景。

2)数字双胞胎——统一基于模型的设计流程

数字双胞胎有助于更好地了解设计和运营阶段:

• 系统需求、功能而且体系结构，都是在之前产品迭代的基础上改进的。
• 子组件模型开发由从现场收集的数据加速。使用历史数据还可以降低工厂模型不匹配的风险。
• 集成和测试-基于模型的场景和场景允许更广泛的测试和更健壮的设计，特别是在重现成本高昂的情况下，g。的缺点,
• 运营和维持-数字双胞胎和物理资产之间的不匹配为操作和维护决策提供信息。

跟踪资产的生命周期需要多个领域的专业知识，例如云和边缘，以及MATLAB和Simulink等集成工具，这些工具可以将许多技术结合在一起。金宝app

3)增强现实和虚拟现实在MBD中的应用

数字双胞胎可以支持传统的开发工作流程金宝app，但从更广泛的意义上讲，它们也演变了开发人员的方式

1. 用CAD和CAM进行设计
2. 合作设计
3. 在生态系统中部署组件并可视化生态系统
4. 随着时间的推移建立生态系统模型
5. 自动生成组件，例如使用优化和人工智能，

所有这些操作都可以通过增强现实或虚拟现实技术来增强，许多行业都有兴趣探索如何增强他们的工作方式。

4)基于数字双胞胎的新应用和新服务

数字双胞胎还可以为新的应用程序和服务奠定基础

• 优化设计
• 验证与验证
• 虚拟与现实的混合
• 虚拟调试
• 故障检测、诊断和预测
• 预见性维护
• 操作优化

5)系统复杂性

这些新兴技术正在影响许多行业，特别是产品由多种技术组成的大型企业。下载188bet金宝搏组件通常部署在未知的动态环境中，其中必须理解和可视化各种因素。

用MATLAB实现的策略

在本课程中，我们将探索MATLAB和Simulink如何支持:金宝app金宝app

• 开发、分析和优化设计;
• 基于物理的模型开发和合成数据生成;
• 利用人工智能进行数据驱动模型开发;
• 与3D模拟器的互操作性;
• 部署到云和边缘。

结论

当我们设计课程的时候数字双胞胎:用AR、VR和MR增强基于模型的设计(在线)我们意识到这是一个开创性的课程——在一个充满活力和迅速发展的领域——但在许多领域都有巨大的潜力。有什么意见吗?请在下方留言!