Ученые ЮУрГУ разрабатывают цифровой двойник электропривода

Москва, 06.08.2019
Ольга Романовская

В рамках прорывного направления по цифровизации индустрии ученые Южно-Уральскогогосударственного университета (ЮУрГУ) разрабатывают цифровой двойник электропривода,использование которого в промышленности обещает конкурентное преимущество новогоуровня. Разработка не имеет аналогов в России и за рубежом. Результаты исследованийпредставлены на международной конференции Global Smart Industry Conference и опубликованы в сборнике из Scopus.

Цифровые двойники, нейронные сети и Интернет вещей

Одним из ключевых проектов концепции «Индустрия 4.0» является цифровое моделирование, мониторинг, учёт и управление оборудованием в режиме онлайн. Цифровой Двойник (Digital Twin) – это программный аналог физического устройства, моделирующий внутренние процессы, технические характеристики и поведение реального объекта.

Ученые Южно-Уральского государственного университета уже давно работают над развитием уникальных проектов создания цифровых двойников агрегатов металлургических и машиностроительных предприятий.

Математическая модель электропривода risunok1.jpg фото: Виктория Матвейчук
Математическая модель электропривода
фото: Виктория Матвейчук
Математическая модель электропривода risunok3.jpg фото: Виктория Матвейчук
Математическая модель электропривода
фото: Виктория Матвейчук

«Основа цифрового двойника – математическая модель, которая должна отображать физические процессы, которые происходят в объекте, в технологии, в изделии. Электрический привод состоит из трех частей: механическая часть, электромагнитная и преобразователь, который управляет электромагнитной частью и крутит механическую часть. У каждой из этих частей должно быть несколько моделей, чтобы цифровой двойник был максимально приближен к реальности. Поэтому цифровая модель должна состоять из нескольких частей, которые хорошо связаны и между собой, и с физическим объектом», - рассказывает один из авторов проекта Надежда Кулёва.

Чтобы наладить связь между электроприводом и его цифровым двойником ученые ЮУрГУ используют нейронные сети для более быстрого, объемного приема данных, обработки этих данных, непрерывного уточнения моделей и алгоритмов управления электроприводом в процессе самообучения, а также Интернет вещей (IoT), чтобы получить данные о физическом состоянии объекта на начальном этапе и в процессе эксплуатации.

Уникальная цифровая модель

Особенность модели, разрабатываемой группой ученых Политехнического института ЮУрГУ, состоит в том, что в цифровом двойнике используются несколько цифровых моделей, отражающих различные физические процессы электропривода, отличающиеся не только используемыми программными средствами, но и методами математического описания.

Сформулированы рекомендации по использованию разных моделей. Использование цифрового двойника на промышленном производстве даст конкурентное преимущество, так как полученные данные помогут заранее предсказывать возникновение отказа. Это повысит надежность и безопасность производства, уменьшит необходимость обслуживающего персонала и принесет экономическую выгоду.

 «Нами предложены различные типы цифрового моделирования, отражающего электромагнитные процессы в электроприводе клапана на основе синхронных двигателей с постоянными магнитами. Предлагаемые модели отличаются не только используемым программным обеспечением, но и методами математического описания. Нам удалось показать различия в результатах расчетов, которые были получены из этих симуляций, и объяснить различия в результатах. Это позволило дать рекомендации для использования той или иной модели в зависимости от поставленной задачи», - поясняет Надежда Кулёва.

Курс на цифровизацию

Цифровая индустрия – одно из ключевых направлений ЮУрГУ как «SMART-университета цифровых трансформаций», которое вписывается в приоритетные задачи научно-технологического развития не только страны, но и всего глобального научного сообщества. Курирует развитие этого направления проректор по цифровизации Леонид Соколинский.

«Наш университет расположен в промышленном регионе и сотрудничает с многими предприятиями, перед которыми стоит задача перехода к цифровой индустрии. Соответственно, им необходима помощь в виде научных разработок и опытно-конструкторских работ. У нас есть значительные наработки и в области математического моделирования, и в области создания цифровых двойников для промышленных предприятий и суперкомпьютерного моделирования, и уже сейчас есть индустриальные заказчики, которым нужны подобные приложения», - говорит Леонид Соколинский.

В Южно-Уральском государственном университете достигнуты значительные результаты, как прикладного, так и фундаментального характера. Вуз имеет большой опыт по созданию цифровых двойников промышленных объектов. Примерами таких решений могут служить виртуальные 3D-модели прокатных станов и гидроэлектростанций. Кроме того, будут продолжены исследования, связанные с разработками в области искусственного интеллекта, обработки, хранения, и интеллектуального анализа больших объемов данных, что совершенно необходимо при цифровизации индустрии.

Исследования в области цифровой индустрии, экологии и материаловедения являются приоритетными для развития научной и образовательной деятельности Южно-Уральского государственного университета.

Новости партнеров







Офисное пространство будущего

Насколько сильно рабочее пространство офисного работника в самом скором времени будет отличаться от принятых сейчас традиционных представлений

ЮУрГУ получил первый на Урале нейрокомпьютер

Леонид Соколинский — о новейшем нейрокомпьютере на Урале, о будущем нейросетей и искусственного интеллекта

«Криогенмаш» - по-прежнему стратегический актив Газпромбанка

Новый глава совета директоров предприятия — заместитель председателя правления Газпромбанка Тигран Хачатуров. Перед менеджментом стоит задача разработать новую стратегию «Криогенмаша», который рассматривается Газпромбанком как стратегический актив.

Эксперты верят в ценные бумаги ММК

По мнению ряда финансовых аналитиков, акции ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» сохраняют потенциал роста и выгодны для приобретения на фоне постепенного восстановления спроса на сталь

Продается ЗАВОД МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ В Красноярском крае

Действующее предприятие с многолетней историей Восточно-Сибирский завод металлоконструкций (г. Назарово, мкр промышленный узел, 8) выставлен на торги. Сейчас его возможно приобрести по минимальной стоимости

Мобильный отряд. Как мобильные решения повышают чек в ритейле

Несмотря на цифровую революцию последних лет до объявления в мире режима самоизоляции именно оффлайн-магазины оставались основным местом совершения покупок. С появлением же COVID-19 цифровизация магазинов стала для многих компаний единственно возможным способом остаться на плаву
Новости партнеров

Tоп

  1. Sukhoi SuperJet очистят от иностранного влияния
    Разработка обновленного ближнемагистрального самолета Sukhoi SuperJet New, призванного заменить существующий Sukhoi SuperJet 100, должна завершиться уже к 2023 году
  2. «Они не помнят нас хороших, пусть не забудут нас плохих»
    Кто такой «русский хакер», чем он руководствуется, что у него на душе, есть ли вообще у него душа и действительно ли хакеры настолько всесильны, что могут влиять на политику
  3. Загадочные маневры вокруг «Северного потока — 2»
    Почему судно снабжения «Иван Сидоренко» покинуло логистическую базу «Северного потока—2», не пробыв там и дня, и готов ли продолжить работы трубоукладчик «Академик Черский» — в завершении строительства газопровода много неопределенности. Эксперты высказали свои версии происходящего и оценили перспективы проекта
Реклама