(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211365188.0 (22)申请日 2022.11.03 (71)申请人 中国航空工业 集团公司金城南京机 电液压工程研究中心 地址 211106 江苏省南京市江宁经济技 术 开发区水阁路3 3号 (72)发明人 陈丽君　刘鑫　王磊　潘俊　常诚　 王小平　 (74)专利代理 机构 北京华创智道知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11888 专利代理师 彭随丽 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 119/04(2020.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种液压泵虚实交 互方法及系统 (57)摘要 本发明涉及航空用液压泵技术领域， 具体而 言， 涉及一种液压泵虚实交互方法及系统。 液压 泵虚实交互方法包括： 基于液压泵的性能需求， 建立一维性能仿真模型进行仿真分析， 得到液压 泵设计参数； 基于设计参数， 建立三维仿真模型； 基于一维性能仿真模型和三维仿真模 型， 建立数 字孪生模型； 基于实时环境数据和/或已有环境 数据， 液压泵的工作数据驱动数字孪生模型， 得 到液压泵的仿真数据； 基于仿真数据， 对液压泵 的状态进行诊断和/或预测。 这样就解决了液压 泵在整个生命周期中迭代更新时间长、 效率低的 问题。 本发明还提供一种液压泵虚实交互系统， 包括物理单 元、 数字孪生单元和虚实交 互单元。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115408892 A 2022.11.29 CN 115408892 A 1.一种液压泵虚实交 互方法， 其特 征在于， 所述液压泵虚实交 互方法包括： 步骤S11， 基于所述液压泵的性能需求， 建立一维性能仿真模型进行仿真分析， 得到所 述液压泵设计参数； 步骤S12， 基于所述设计参数， 建立三维仿真模型； 其中， 所述三维仿真模型包括压力流 量模型、 摩擦副热 ‑流‑固耦合模型、 壳体温升模 型、 旋转组件刚柔耦合模型中的一种或多种 组合； 步骤S13， 基于所述 一维性能仿真模型和所述 三维仿真模型， 建立数字 孪生模型； 步骤S14， 基于实时环境数据和/或已有环境数据， 所述液压泵 的工作数据驱动所述数 字孪生模型， 得到所述液压泵的仿真数据； 步骤S15， 基于所述仿真数据， 对所述液压泵的状态进行诊断和/或预测。 2.根据权利要求1所述的一种液压泵虚实交 互方法， 其特 征在于， 所述步骤S11包括： 步骤S111， 基于所述液压泵的性能需求， 得到所述液压泵的第一设计参数； 步骤S112， 基于所述液压泵的性能需求， 建立所述 一维性能仿真模型； 步骤S113， 将所述第一设计参数输入所述一维性能仿真模型中迭代优化， 得到所述设 计参数。 3.根据权利要求1所述的一种液压泵虚实交 互方法， 其特 征在于， 所述步骤S12包括： 步骤S121， 基于所述设计参数， 建立第一 三维仿真模型； 步骤S122， 基于所述第一三维仿真模型的仿真计算分析， 对所述设计参数进行迭代优 化， 得到第二设计参数； 步骤S123， 将所述第二设计参数输入所述一维性能仿真模型中迭代优化， 得到第三设 计参数； 步骤S124， 基于所述第三设计参数， 对所述第一三维仿真模型进行优化， 得到所述三维 仿真模型； 其中， 所述三维仿真模型包括压力流量模型、 摩擦副热 ‑流‑固耦合模型、 壳体温 升模型、 旋转组件刚柔耦合模型中的一种或多种组合。 4.根据权利要求1所述的一种液压泵虚实交 互方法， 其特 征在于， 所述步骤S13包括： 步骤S131， 将所述三维仿真模型进行降阶处理， 得到降阶后三维仿真模型； 其中， 所述 降阶后三维仿真模型包括降阶后摩擦副热 ‑流‑固耦合模型、 降阶后壳体温升模型、 降阶后 压力流量模型、 降阶后旋转组件刚柔耦合模型中的一种或多种组合； 所述降阶后摩擦副热 ‑ 流‑固耦合模型包括降阶后滑靴摩擦副热 ‑流‑固耦合模型、 降阶后柱塞摩擦副热 ‑流‑固耦 合模型、 降阶后配流摩擦副热 ‑流‑固耦合模型中的一种或多种组合； 步骤S132， 将所述降阶后三维仿真模型融入所述一维性能仿真模型， 得到所述数字孪 生模型。 5.根据权利要求 4所述的一种液压泵虚实交 互方法， 其特 征在于， 所述步骤S131， 将所述三维仿真模型进行降阶处理， 得到所述降阶后三维仿真模型， 包 括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115408892 A 2将所述三维仿真模型进行仿真 分析， 得到训练样本数据； 基于所述训练样本数据训练神经网络， 得到数据驱动的所述降阶后三维仿真模型。 6.根据权利要求1所述的一种液压泵虚实交 互方法， 其特 征在于， 所述实时环境数据包括所述液压泵正常工作情况的实时环境数据、 所述液压泵极端工 作情况的实时环境数据、 所述液压泵故障工作情况的实时环境数据； 所述已有环境数据包括所述液压泵正常工作情况存储的环境数据、 所述液压泵极端工 作情况存 储的环境数据、 所述液压泵故障工作情况存 储的环境数据。 7.根据权利要求1所述的一种液压泵虚实交 互方法， 其特 征在于， 所述步骤S15包括： 步骤S151， 基于所述仿真数据， 生成故障诊断模型和/或寿命预测模型； 步骤S152， 将所述工作数据输入所述故障诊断模型， 判定所述液压泵的故障状态和/或 故障类型； 步骤S153， 将所述工作数据输入所述寿命预测模型， 预测所述液压泵的剩余寿命。 8.根据权利要求7 所述的一种液压泵虚实交 互方法， 其特 征在于， 所述液压泵虚实交 互方法还 包括： 步骤S16， 将所述三维仿真模型、 所述数字孪生模型、 所述仿真数据、 所述故障状态、 所 述故障类型、 所述剩余寿命中的一种或多种组合可视化。 9.一种液压泵虚实交 互系统， 其特 征在于， 所述液压泵虚实交互系统通过如权利要求1~8中任一项所述的一种液压泵虚实交互方 法进行虚实交互； 所述液压泵虚实交互系统包括： 物理单元、 数字孪生单元、 虚实交互单元； 其中， 物理单元， 用于将所述液压泵置于不同的环境条件下， 进行多种工作模式的运行； 采集 不同环境条件下的环境数据和多种工作模式下的工作数据； 数字孪生单元， 用于基于所述液压泵的性 能需求， 建立数字孪生模型； 基于输入数据进 行仿真分析， 得到 仿真数据； 虚实交互单元， 用于将所述物 理单元和所述数字孪生单元进行数据 连通； 或， 将接收的 所述物理单元和/或所述数字孪生单元输出数据进行分析处理， 并将分析处理后数据输入 所述物理单 元和/或所述数字 孪生单元。 10.根据权利要求9所述的一种液压泵虚实交 互系统， 其特 征在于， 所述物理单元包括所述液压泵、 传感器、 工况试验台、 故障试验台、 寿命试验台； 所述传 感器设置在所述液压泵、 所述工况试验台、 所述故障试验台、 所述寿命试验台的周侧和/或 内部， 用于采集所述环境数据和/或所述工作数据； 数字孪生单元包括一维性能仿真模型、 三维仿真模型、 数字孪生模型、 故障诊断模型、 寿命预测模型； 基于所述一 维性能仿真模型和所述三 维仿真模型， 建立所述数字孪生模型； 基于所述数字 孪生模型仿真 分析的仿真数据， 生成故障诊断模型和/或寿命预测模型； 虚实交互单元包括交互接口模块、 数据标准化模块、 数据分析处理模块、 数模融合模 块、 人机交互可视化模块、 数据管理模块； 所述交互接口模块用于将所述物理单元和所述数 字孪生单元进 行数据连通； 数据标准化模块用于对接收数据进 行数据清洗、 数据转化、 数据 集成、 数据归约中的一种或多种处理； 数模融合模块用于将所述物理单元输出数据和所述权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115408892 A 3