Twin-Builder—系统级多物理域数字孪生平台应用指南

        Twin Builder是ANSYS公司系统仿真单元的核心产品，是一款功能强大的跨学科多领域的系统仿真软件和数字孪生平台。能够做到统领建模、仿真和验证，并与IIoT物联网平台集成、部署与运行数字孪生体。在Twin Builder的支持下，能够帮助用户研究复杂系统的功能与性能，验证与优化设计，缩减开发时间和降低研发成本，能够用于故障诊断，系统预测性维护，并获得运行数据来改进新产品。

产品介绍
•  多物理域多语言建模与仿真
        Twin Builder支持以多种方式实现多物理域系统模型集成，能实现电力电子、数字和模拟控制、流动与传热、动力学、液压等复杂系统的建模仿真。具备Modelica、VHDL-AMS、SPICE、C/C++等多种建模语言与模型库；具备与不同专业学科设计与分析软件的接口，可实现多物理域系统联合仿真；具备结构、流体、电磁、热等3D有限元模型降阶功能，建立降阶模型，用于与1D模型进行快速联合仿真；通过标准开放接口FMI与第三方工具进行系统集成；可实现与嵌入式软件设计开发平台ANSYS SCADE集成。

•  三维模型降阶
         Twin Builder应用模型降阶技术将三维仿真降阶为一维的物理原型级的模型，与其他系统模型进行无缝集成，支持实时仿真。Twin Builder可与ANSYS其他场仿真软件进行直接接口，操作便捷。

        Twin Builder模型降阶模块可根据用户需求，生成各类降阶模型，包括静态、动态降阶模型，线性、非线性降阶模型，输出接口数据、输出场数据降阶模型。

•  嵌入式软件集成与验证
        Twin Builder可以集成嵌入式控制软件和HMI设计，支持模型在环 (MiL) 设计与控制策略优化的协同仿真，以及对虚拟系统中真实嵌入的代码进行软件在环 (SiL) 验证时的代码导入，使用物理系统模型测试嵌入式控件的性能。与SCADE套件和SCADE Display的紧密耦合，可在软件操作期间进行交互式监控和调试。提供流行嵌入式控制设计工具，包括SCADE工具套件和 Matlab/Simulink的接口。

•  系统验证与优化
         Twin Builder提供复杂仿真模型的测试和检查功能，支持对复杂仿真模型的接口匹配性、模型自由度、方程的收敛性等进行自动化检查，支持根据仿真建模通用标准来检查模型的规范性。

         Twin Builder具有参数化、灵敏度、统计和调谐等分析功能，以及基于遗传算法、单纯形法等算法的优化设计功能，可实现单目标或多目标组合优化，方便用户更好地了解参数漂移等因素对系统性能的影响，有助于对复杂系统的瞬态性能进行单目标或多目标组合优化，从而深入权衡和优选设计参数，并优化设计方案。
 

•  数字孪生生成与部署
        Twin Builder可对已搭建的系统模型进行分层次的调参验证，生成、导出数字孪生体，并部署在IIoT平台、半实物仿真机等边缘设备、公司内部的数据服务器上，进而访问测试数据和实时数据。Twin Builder的内置API 为Microsoft Azure IoT、PTC ThingWorx、GE Predix和SAP Leonardo提供了无缝连接。Twin Builder还可以连接到包括自行开发的平台的其他IIoT平台，允许用户对实物资产进行预测性维护。

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