智能演进：当工业自动化遇见智能制造新范式

class DigitalTwin:
    def __init__(self, physical_entity):
        self.physical_entity = physical_entity
        self.virtual_model = self.create_virtual_model()
        self.data_pipeline = DataPipeline()
        self.analytics_engine = AnalyticsEngine()
    
    def create_virtual_model(self):
        """创建物理实体的高保真虚拟模型"""
        model = {
            '几何模型': self.build_geometry(),
            '物理属性': self.extract_physical_properties(),
            '行为规则': self.define_behavior_rules(),
            '历史状态': []
        }
        return model
    
    def sync_with_physical(self, sensor_data):
        """与物理实体实时同步"""
        self.update_state(sensor_data)
        self.run_simulation()
        return self.generate_optimization_suggestions()

传感器层 → 边缘计算层 → 网络传输层 → 平台层 → 应用层
    ↓           ↓           ↓           ↓        ↓
物理数据采集  实时预处理   安全传输   数据聚合   业务逻辑
             本地决策      协议转换   模型训练   可视化

class AdaptivePIDController:
    def __init__(self, Kp, Ki, Kd):
        self.Kp = Kp  # 比例系数
        self.Ki = Ki  # 积分系数
        self.Kd = Kd  # 微分系数
        self.error_history = []
        self.performance_metrics = []
    
    def adjust_parameters(self, current_error, process_variance):
        """根据过程特性自适应调整PID参数"""
        # 基于误差模式和过程噪声调整控制参数
        if process_variance > self.threshold:
            # 高噪声环境，降低增益避免震荡
            self.Kp *= 0.8
            self.Kd *= 1.2  # 增强微分作用抑制噪声
        elif abs(current_error) > self.error_threshold:
            # 大偏差情况，增强比例作用
            self.Kp *= 1.5
        
        return self.calculate_control_signal(current_error)
    
    def calculate_control_signal(self, error):
        """计算控制信号"""
        # 简化的PID计算
        proportional = self.Kp * error
        integral = self.Ki * sum(self.error_history[-10:]) if self.error_history else 0
        derivative = self.Kd * (error - self.error_history[-1]) if len(self.error_history) > 1 else 0
        
        control_signal = proportional + integral + derivative
        self.error_history.append(error)
        
        return control_signal