统110、112、设备模型102和动态系统104收集的数 据。数据仓库108可以是单个存储源，或者其可以分布在多个存储源之间。数据仓库108也 可以存储从其他源116获得的数据。例如，数据仓库108可以存储与动态系统的维修历史相 关的信息、与该动态系统相关的社交媒体、以及天气数据。维修历史可以包括诸如与该动态 系统相关联的保修、来自起重机拥有者或操作者的关于起重机维修的通信和产品改进计划 之类的信息。社交媒体信息可以包括从诸如LinkedIn、Facebook、Twitter、newsfeeds和 博客之类的来源发布的关于动态系统104的信息。数据仓库108可以存储实际天气数据， 或者其可以是可随后用于查找天气数据的提供起重机位置的数据。
[0020] 数据分析114部件可以具有分析输出118,分析输出118用于消耗与数据仓库108 中包含的数据的分析相关的信息。例如，分析输出118可以可操作地耦合至用于指示特定 起重机的即将到来的维护需求的显示器。在一些实施例中，分析输出118可以直接向起重 机用户输出数据，而在其他实施例中，分析输出118可以向维护设施输出数据。
[0021] 图2图示了起重机200的形式的第二控制单元112和动态系统104的操作。起重 机200由诸如动臂210、驱动系、旋转床、平衡物和悬臂之类的多个动态部件构成。第二控制 系统112接受用户输入206并生成用于控制起重机200的控制信号202。起重机200可以 具有被配置成测量起重机200的特性的至少一个传感器204。传感器204可以输出表示所 测量的特性的反馈信号208。反馈信号208可以被发送至第二控制系统112以将反馈提供 给第二控制系统112。然后，第二控制系统112可以基于反馈信号208来使针对起重机200 的控制信号202变化。
[0022] 例如，操作者可以输入动臂向外用户输入206。第二控制单元112接收动臂向外用 户输入206并生成动臂向外控制信号202。然后，起重机200增加液压缸中的压力以向外移 动动臂210,其中传感器204测量动臂210的位置。传感器204向第二控制单元112输出 指示动臂210的位置的反馈信号208。基于反馈信号208,第二控制单元112可以更改控制 信号202以进一步增加缸中的压力以便进一步延伸动臂210,或者可以减小压力以阻止动 臂210进一步延伸。这是第二控制系统112如何操作的非常简化的示例。实际上，第二控 制系统112接受多个输入并控制多个部件，其中每一个部件可以相互关联。
[0023] 图3图示了第一控制单元110和起重机模型300的操作。起重机模型300是设备 模型102的示例并且是起重机200的数学表示。第一控制单元110可操作地耦合至起重机 模型300并提供与将供起重机200使用的控制信号202相对应的控制信号302。第一控制 单元110可以是与第二控制单元112相同类型的控制单元，或者其可以是用于测试目的的 不同控制单元。
[0024] 现在将关于图2的动臂向外信号示出起重机模型的操作。用户输入命令，诸如动 臂向外命令。然后，第一控制单元110向起重机模型300输出与动臂向外命令相对应的控制 信号302。起重机模型300响应于接收到与动臂向外相对应的控制信号302而模拟起重机 200将如何操作。起重机模型300响应于控制信号302来生成包含表示起重机200如何操 作的状况的数据的输出310。例如，控制信号302可以指示动臂向外命令，并且该输出可能 输出指示动臂将已经延伸多远的值。反馈信号304可以提供指示起重机的状况的起重机上 的传感器的模型。例如，反馈传感器可以输出与动臂长度的建模测量相对应的数据值。在 一些实施例中，输出310可以被用作针对第一控制单元110的反馈信号304。
[0025] 反馈信号304可以在由第一控制单元110接收之前被更改。这可以被进行以模拟 动态系统的反馈中的故障。例如，反馈信号304可以被保持在恒定值处，指示被卡住的传 感器。然后，第一控制系统110可以通过观察系统如何对较差传感器作出反应的命令来运 行。在另一实施例中，反馈信号304可以被更改成当设备模型运行通过过程时输出不正确 的值。
[0026] 控制信号302可以被修改成对进入到动态系统中的电气故障进行模拟。然后，可 以观察设备模型300的输出以响应于接收到该电气故障而监视动态系统的行为。
[0027] 除起重机200的标准输入和输出外，起重机模型300还可以接受与故障状况相对 应的输入306。例如，起重机模型300可以接受指示部件已失效的输入。这将表示下述情 形：起重机200上的实际部件已经失效，而实际上不必使该部件失效。然后，起重机模型300 能够确定当起重机正在经受故障状况时控制单元110将如何表现。例如，起重机模型可以 模拟密封圈对动臂向外操作的性能的影响。输入306可以被触发以指示有缺陷的密封。然 后，起重机模型300会将其数学模型更改成对有缺陷的密封进行模拟。
[0028] 输入306还可以被用于将状况值输入到起重机模型300中。例如，对具有变化负载 的起重机的操作进行测试是有益的。输入306可以接受指示要提升的负载的质量的输入。 输入306还可以被用于输入其他起重机特性，诸如使用年限、操作环境等。对于每个输入， 起重机模型300将变化成考虑该特性。
[0029] 再次返回到图2的示例，如果动臂200正在经受故障，则其可能未如预期那样延 伸。控制系统110应当能够识别出动臂200未适当延伸，并可以采取校正动作。这种校正 动作可以包括警告操作者、补偿以延伸动臂200、或者关闭起重机200的操作。为了测试控 制系统122是否如意图那样操作，起重机模型300可以接收指示控制系统110与动臂之间 的通信失效的故障信号306。然后，当动臂向外信号302被递送至起重机模型300时，动臂 将对控制信号302无响应，并且反馈信号304将指示动臂未移动。然后，控制信号110应当 采取校正动作。校正动作可以被监视以确定控制单元110是否正在正确工作。如果控制单 元110即将采取意外的动作，则这将指示控制单元110很可能在其设计中有错误。
[0030] 动态系统和设备模型可以是具有冗余系统和相互依赖系统的复杂系统。例如，起 重机模型可以是利用许多不同动态部件来建模的，每一个动态部件具有不同的控制信号和 反馈信号，所有这些信号可以依赖于彼此。一些动态部件可能在存在特定故障信号时继续 操作，而其他部件可能需要校正动作。
[0031] 起重机模型可以被工程师用于快速评估控制系统操作，而无需控制系统被安装在 实际起重机上。此外，可以在短时间段中测试许多控制场景。
[0032] 返回到图1，动态系统104具有与动态系统104的特性相关联的多个数据源。特性 包括与诸如动态系统104的输出、向动态系统104的输入和动态系统104的维修历史之类 的状况有关的信息。例如，动态系统104的输出可以是起重机部件的位置、起重机部件正在 经受的负载、部件的配置、在给定时间处与起重机相关联的天气、起重机的位置、以及与动 态系统104相关联的其他输出。向动态系统104的输入包括从对动态系统104进行控制的 控制单元110输出的控制信号。维修历史可以包括部件的使用年限、使用频率、维修日期、 以及与起重机的维修历史相关的其他项目。
[0033] 像动态系统104那样，设备模型102也具有与向设备模型102的输入和设备模型 102的输出相关联的多个数据源。例如，设备模型102的输出可以是起重机部件的建模位 置、所建模的起重机部件正在经受的模型负载、所建模的部件的配置、在给定时间处与起重 机模型相关联的所建模的天气、起重机模型的建模位置、