注定的阿波罗13号太空任务是第一个实例公众明白执行实验仿真模型能够拯救一个系统。船上的三名宇航员就不会幸存下来如果不是因为工程师跑模拟和预测的行动,拯救了使命。

卡罗莱纳的特聘教授罗杰Dougal最近开始研究开发新技术进行数字复制任务系统和能量传递能量的过程。

Dougal和他的团队最近签订的一份为期三年,价值1000万美元的合同的海军研究办公室(ONR)为他的项目,“数字双胞胎海军力量和能量系统。“Columbia-based整数技术将作为分包商。

“我们集团一直在开发工具先进的电力系统的仿真和设计多年,和数字仿真模型之外的双胞胎是一个合乎逻辑的下一步。你能想到的数字双胞胎仿真模型,相对于对应的真实系统总是最新的,”Dougal说。

数字双胞胎是真正的虚拟副本系统,体验真实系统所有的操作条件。Dougal的研究将集中在开发这艘船像电网发展和评估实验平台组件和系统级数字双胞胎。这是一个自然发展的专业技术开发多年的先进电力电子系统建模和仿真工具。

“我们的第一个研究项目仿真工具电动船由ONR在1996年。工具和技术已经进化,作为世界的能力来使用这些工具的发展,我们发现新机会保持前沿,”Dougal说。

预测维修需要改善可用性(“时间”)和系统的可靠性是一个主要行业中使用数字双胞胎今天。Dougal说下一个有趣的用例将提高系统的性能管理的实时功率和能量。

“这需要回答两个问题,”Dougal说。“鉴于一组特定的设备,我们如何操作它最好的效果,有时在极端的方式吗?,如果我们有数字双胞胎可以预测操作限制,靠近边界如何得到没有跨过边缘吗?”

Dougal数字双技术解决电力和能源管理的所有形式。这包括转换的能量从一种形式到另一个地方,提供电力设备在需要的地方,和管理相关的废热。今天的深入综合能源系统得益于管理通过数字双胞胎。

“转换机械推进船舶电力推进船舶的有点像转换从汽油动力汽车到电动汽车。在旧的汽车,如果你有一个刹车的问题,其他地方可能仍然工作。但如果电动汽车的电池不工作,它实际上会影响制动系统。一切都取决于电力和能源系统,在一个领域的问题可能会影响整个汽车,”Dougal说。

电动船的好处与电动汽车。不同的功能而不是单独的电源,电动船只需之间来回转变电力推进和任务系统,如雷达。使用数字双胞胎可以改善电力系统之间共享的方式来改善自己的表现和最小化的系统之间的竞争。“我们的目的是构建工具的一部分,向前看,在我们做出明智的选择配置系统的电力和能源组件来满足所有的任务要求,“Dougal说。

Dougal和其他研究人员研究过电动船系统多年来开发了设计概念,将在现场电力和能源烟气传播复制实验数字双胞胎。他会用数字双胞胎的实验来评估性能和数字双胞胎的程度将是有用的在提高电力和能源输送的管理。

“我们将配置我们的力量和精力试验台是类似于一些船系统但规模较小,“Dougal说。100兆瓦的”而不是一个真正的船,我们的实验将会更像100千瓦。但这是大到足以包含有趣的电能和热能的问题代表物理和船舶系统实际上没有操作的复杂性在更高的功率级。”

根据Dougal军舰可以使用尽可能多的电力的一个小城市,产生大量的余热,必须清除保持系统的操作。如果一个负责冷却流体泵电源转换器失败,等功能推进电动机不能达到全功率,或雷达系统不会操作。数字双胞胎可以用来了解系统的操作限制在其受损状态,然后操作系统接近当前的限制。

“这是不同于旧的操作方式。在过去,如果一个过热的一部分,它只是不得不关闭。你没有任何办法知道你可以做什么这个问题,”Dougal说。”,但与新配置电力系统,使用数字双胞胎要理解什么是可能的,将会有机会和减少操作能力和权力仍然在问题区域和路线执行成功的使命。”

Dougal说数字双胞胎发展将增量,与一些好处很快意识到多年来和其他人。这个过程类似于消费电子产品和应用不断提高。将会有大量的升级机会自海军船只通常看到服务30或40年了。

“会有很多数字双技术的其他应用程序,不仅是海军的应用程序。例如,同样的方法可以用来管理住宅或工业微型电网,”Dougal说。“成功将以这些数字双胞胎如何改善电力和能源输送的有效性。”