本发明属于数字孪生，更具体地，涉及一种电动螺旋压力机的数字孪生建模方法及系统。
背景技术：
1、电动螺旋压力机作为现代锻造工艺的重要工业机械设备，广泛应用于金属加工、压力成型、冲压等工业制造应用领域。然而，由于其在工作过程中承受着高温、高压等极端工况，这些工况中的诸多不可靠因素容易导致电动螺旋压力机出现故障和损坏，往往会造成零件生产缺陷、设备提前报废、生产停滞、人员伤亡等问题，给生产效率和设备安全都带来了较大威胁。然而对电动螺旋压力机的故障机理尚不明确，且传统的建模方法存在着众多问题，包括模型过于简化、模型集成性较差、历史数据缺乏、结果难以验证，所以建立高保真的模型，实现在虚拟环境中实现仿真、优化和故障排除，成为了锻造设备行业领域亟待解决的问题。
2、数字孪生技术利用数字化建模和仿真的方法，对物理实体的动力学行为、性能特征和工作状态进行描述与模拟，并融合其在全生命周期中产生的历史数据和实时反馈信息，在虚拟空间中建立与实际物理对象相互映射的虚拟实体，将实际机械设备的运行行为在虚拟环境中高度近似地再现。因此，数字孪生模型的仿真结果的准确性与可靠性是使用数字孪生技术需要考量的重要因素。
3、然而目前对于数字孪生模型的构建和检验仍存在一些问题，目前在数字孪生体的研究方面，对于其底层架构原理的研究已经较为成熟，但对于如何构建可以映射物理对象的虚拟实体的具体构建过程的讲解较为模糊，这使得构建过程和构建技术缺少理论指导，模型的构建较为困难。此外，数字孪生模型的验证方法主要是针对模型整体和物理实体整体的输入输出结果的比较验证方法，对于数字孪生模型内部结构的验证较为困难，致使数字孪生模型仿真结果的准确性和可靠性的验证也会受到很大阻碍，使得数字孪生模型的后续应用较为受限。
技术实现思路
1、为解决以上技术问题，本发明提出一种电动螺旋压力机的数字孪生建模方法，包括：
2、将电动螺旋压力机拆分为多个子系统，其中，所述子系统包括：电动系统、螺旋系统和传感器系统；
3、获取所述电动系统的电动系统数据，并根据所述电动系统数据对所述电动系统进行建模；
4、获取所述螺旋系统的螺旋系统数据，并根据所述螺旋系统数据对所述螺旋系统进行建模；
5、获取所述传感器系统的传感器系统数据，并根据所述传感器系统数据对所述传感器系统进行建模。
6、进一步的，所述电动系统建模包括：
7、
8、
9、其中，tm为电机输出扭矩，km为电机常数，i为电机电流，b为电机摩擦系数，ω为电机角速度，j为电机转子的惯性，v为电机输入电压，kp为比例控制增益，xtarget为螺旋位置的目标位置，x为实际螺旋位置，kd为微分控制增益，ki为积分控制增益，vfeedforward为前馈电压，t为时间。
10、进一步的，所述螺旋系统建模包括：
11、
12、
13、其中，m为物料的质量，x为实际螺旋位置，t为时间，c为阻尼系数，k为弹簧常数，tm为电机输出扭矩，ffriction为摩擦力，p为实际压力，f为物料所受的总外力，a为施加压力的面积，β为流变指数，ρ为物料密度，v为物料流速，p0为参考压力。
14、进一步的，所述传感器系统建模包括：
15、
16、pmeasured＝p+np+γ·p·t+δ·t2
17、其中，xmeasured为测量到的螺旋位置，x为实际螺旋位置，nx为位置测量的噪声，α为传感器动态响应调整因子，t为时间，t为温度，β′为第一温度影响调整因子，pmeasured为测量到的压力，p为实际压力，np为压力测量的噪声，γ为压力传感器调整因子，δ为第二温度影响调整因子。
18、进一步的，还包括：将建模之后的电动系统、螺旋系统和传感器系统产生的模拟数据和电动螺旋压力机的真实数据进行对比，根据对比结果，对建模之后的电动系统、螺旋系统和传感器系统进行调整。
19、本发明还提出一种电动螺旋压力机的数字孪生建模系统，包括：
20、拆分模块，用于将电动螺旋压力机拆分为多个子系统，其中，所述子系统包括：电动系统、螺旋系统和传感器系统；
21、电动系统建模模块，用于获取所述电动系统的电动系统数据，并根据所述电动系统数据对所述电动系统进行建模；
22、螺旋系统建模模块，用于获取所述螺旋系统的螺旋系统数据，并根据所述螺旋系统数据对所述螺旋系统进行建模；
23、传感器系统建模模块，用于获取所述传感器系统的传感器系统数据，并根据所述传感器系统数据对所述传感器系统进行建模。
24、进一步的，所述电动系统建模包括：
25、
26、
27、其中，tm为电机输出扭矩，km为电机常数，i为电机电流，b为电机摩擦系数，ω为电机角速度，j为电机转子的惯性，v为电机输入电压，kp为比例控制增益，xtarget为螺旋位置的目标位置，x为实际螺旋位置，kd为微分控制增益，ki为积分控制增益，vfeedforward为前馈电压，t为时间。
28、进一步的，所述螺旋系统建模包括：
29、
30、
31、其中，m为物料的质量，x为实际螺旋位置，t为时间，c为阻尼系数，k为弹簧常数，tm为电机输出扭矩，ffriction为摩擦力，p为实际压力，f为物料所受的总外力，a为施加压力的面积，β为流变指数，ρ为物料密度，v为物料流速，p0为参考压力。
32、进一步的，所述传感器系统建模包括：
33、
34、pmeasured＝p+np+γ·p·t+δ·t2
35、其中，xmeasured为测量到的螺旋位置，x为实际螺旋位置，nx为位置测量的噪声，α为传感器动态响应调整因子，t为时间，t为温度，β′为第一温度影响调整因子，pmeasured为测量到的压力，p为实际压力，np为压力测量的噪声，γ为压力传感器调整因子，δ为第二温度影响调整因子。
36、进一步的，还包括：将建模之后的电动系统、螺旋系统和传感器系统产生的模拟数据和电动螺旋压力机的真实数据进行对比，根据对比结果，对建模之后的电动系统、螺旋系统和传感器系统进行调整。
37、通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
38、由于本方法结合了多领域多层级数字孪生模型构建特点，支持将模型拆解至子系统层进行检验，当实验条件允许时甚至可以拆解至模块层进行检验，相对于整体验证模型的方法难度更小，并使得模型的修改与更新更加精确，最终实现数字孪生模型与实际压力机物理实体的行为一致性，使得数字孪生模型的仿真结果具有高保真性，为其后续应用提供技术支撑。
1.一种电动螺旋压力机的数字孪生建模方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种电动螺旋压力机的数字孪生建模方法，其特征在于，所述电动系统建模包括：
3.如权利要求1所述的一种电动螺旋压力机的数字孪生建模方法，其特征在于，所述螺旋系统建模包括：
4.如权利要求1所述的一种电动螺旋压力机的数字孪生建模方法，其特征在于，所述传感器系统建模包括：
5.如权利要求1所述的一种电动螺旋压力机的数字孪生建模方法，其特征在于，还包括：将建模之后的电动系统、螺旋系统和传感器系统产生的模拟数据和电动螺旋压力机的真实数据进行对比，根据对比结果，对建模之后的电动系统、螺旋系统和传感器系统进行调整。
6.一种电动螺旋压力机的数字孪生建模系统，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的一种电动螺旋压力机的数字孪生建模系统，其特征在于，所述电动系统建模包括：
8.如权利要求6所述的一种电动螺旋压力机的数字孪生建模系统，其特征在于，所述螺旋系统建模包括：
9.如权利要求6所述的一种电动螺旋压力机的数字孪生建模系统，其特征在于，所述传感器系统建模包括：
10.如权利要求6所述的一种电动螺旋压力机的数字孪生建模系统，其特征在于，还包括：将建模之后的电动系统、螺旋系统和传感器系统产生的模拟数据和电动螺旋压力机的真实数据进行对比，根据对比结果，对建模之后的电动系统、螺旋系统和传感器系统进行调整。
