01
数字孪生基础
什么是数字孪生？工业4.0角色 · 与仿真模拟的区别
概念工业4.0
02
伺服系统概述
组成(控制器/驱动器/电机/编码器) · 分类 · 性能指标
直流/交流步进
03
电机数学模型
直流等效电路 · PMSM模型 · 传递函数/状态空间
PMSM建模
04
PID控制原理
P/I/D作用 · 超调/稳态误差/响应时间 · 数字PID
经典控制调参
05
数字孪生建模方法
机理建模(白箱) · 数据驱动(黑箱) · 混合建模(灰箱)
白箱黑箱灰箱
06
数据采集与预处理
传感器数据(电流/速度/位置) · 清洗/异常值 · 归一化
特征工程清洗
07
模型辨识与参数估计
最小二乘法 · 递推RLS · 卡尔曼滤波状态估计
辨识卡尔曼
08
数字孪生体构建
物理→数字映射 · 校准验证 · 实时/离线同步
同步校准
09
仿真环境搭建
MATLAB/Simulink · Python Gym · 硬件在环HIL
SimulinkHIL
10
PID参数整定方法
Ziegler-Nichols · Cohen-Coon · IAE/ISE/ITAE
整定ZN法
11
基于数字孪生的PID自整定
虚拟调试 · 迭代学习ILC · 遗传算法GA优化
自整定GA
12
前馈控制与补偿
速度/加速度前馈 · Stribeck摩擦补偿 · 重力/惯性补偿
前馈摩擦
13
鲁棒控制基础
H∞控制 · 滑模控制SMC · 不确定性/鲁棒性分析
H∞滑模
14
自适应控制
MRAC模型参考自适应 · STR自校正 · 增益调度
MRACSTR
15
数字孪生与机器学习
神经网络辨识 · 强化学习RL调参 · 迁移学习更新
RL神经网络
16
实时通信与数据同步
EtherCAT/Profinet · OPC UA · 时间同步/延迟补偿
总线OPC UA
17
数字孪生可视化
Three.js/Unity 3D · 实时仪表盘 · AR/VR调试
可视化AR/VR
18
故障诊断与预测维护
残差检测 · 数字孪生故障模拟 · RUL预测
诊断RUL
19
多轴协同控制
电子齿轮/凸轮 · 龙门同步 · 交叉耦合
多轴同步
20
伺服系统振动抑制
陷波滤波器 · 加速度反馈 · 数字孪生振动源定位
振动陷波
21
参数灵敏度分析
局部/全局灵敏度 · Sobol指数 · 参数降阶
灵敏度Sobol
22
模型降阶技术
平衡截断 · Krylov子空间 · POD/DMD数据驱动降阶
降阶POD
23
数字孪生体验证与确认(V&V)
RMSE/MAPE精度 · 置信区间 · 硬件对比验证
V&V验证
24
云端数字孪生
边缘/云计算协同 · Docker/K8s部署 · 大规模管理
云容器
25
安全与隐私
网络安全威胁 · 加密/访问控制 · 模型知识产权
安全IP
26
行业应用案例(一)
数控机床进给轴 · 工业机器人关节伺服
数控机器人
27
行业应用案例(二)
AGV/AMR驱动调参 · 3D打印运动控制
AGV3D打印
28
行业应用案例(三)
包装机械高速同步 · 纺织张力控制
包装纺织
29
未来趋势
AI驱动数字孪生 · 元宇宙融合 · 标准化AAS
AI元宇宙
30
综合实战项目
从零搭建伺服数字孪生调参系统(需求→建模→仿真→验证→部署)
实战全流程