数字孪生驱动的智能掘进设备虚实交互控制方法

摘要

针对当前煤矿智能快速掘进对设备智能控制的实时性与可靠性的双重需求，提出了一种数字孪生驱动的智能掘进设备虚实交互控制方法，该方法通过深度融合数字孪生模型的多维感知能力与物理控制系统的动态响应机制，实现掘进物理实体与数字孪生体的智能协同控制.首先，建立由物理设备层、虚拟模型层、功能服务层、数据信息层和连接构成的智能掘进设备虚实交互控制框架，实现跨域数据的完整交互链路；进而提出由截割位姿感知智能体、成形质量评估智能体、控制效果优化智能体构成的多智能体协同决策模型，通过多个智能体的协同工作机制实现跨域知识共享与优化决策；基于智能掘进设备虚实交互控制状态的传递过程分析，提出了融合物理端与虚拟端控制决策的设备虚实交互融合控制执行逻辑，通过“状态对齐”、“演变预判”和“指令融合”等步骤，降低虚实交互时延对融合控制决策的影响.最后，通过搭建系统试验平台对所提出的智能掘进设备虚实交互控制方法进行有效性验证.

关键词

智能掘进 / 数字孪生 / 多智能体 / 虚实交互 / 融合控制逻辑

基金资助

国家自然科学基金项目(52204176); 中国博士后科学基金面上项目(2023MD734221); 陕西省自然科学基础研究计划项目(2019JQ-101)