机电一体化系统多能量域集成产品建模与仿真技术分析

查娜 李国华

摘 要：我國机电一体化研究项目层出不穷，包括飞机、汽车工具等都与集成网络并行、协同制造，其中必要的建模问题开始引起国际CAD领域严密关注。因此，本文主要透过系统角度研究，全程配合工程类别之间的相似特征，延展出端口结构中多能量域集成组件模型，同步供应形式化描述，在此基础上涉及机电一体化系统多能量产品建模仿真框架形态清晰，确保能够更加方便地支撑系统不同空间演练进程。

关键词：机电一体化 异地设计 集成组件 虚拟形态 建模方式

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

作者信息：查娜（1982-），女，江苏丹阳人。镇江高等职业技术学校，教师，本科，研究方向为电工方向。

1 机电一体化系统多能量集成体系形态观察

机电一体化系统主要配合机电装置、电子设备以及信息处理程序进行协调搭配的柔性自动化产品格式，我们不能单纯地判定其为零件叠加形成的积木结构，反而应该贯彻系统化认知观念。结合工程相似性特征分析，如果工程现场及时引进广义形式的电压、电流、动能函数、损耗函数等，就可以依照力学系统运动学方程以及电网中的基尔霍夫定律实施建模，特别是设计中期有必要结合组建模型关系，透过计算机辅助自动生成机电一体化多能量域集成系统格式。当然，为了快速实现被控对象的快速、精准调试目标，必须建设动态模型与验证方程。实际上机电一体化系统组件繁多，尤其在能量观点下，组件包括能源、能量储存、能量变换以及调节等各种样式，如果其间建设单位部件动力学模型以及能量余之间耦合模型，使得系统内部组件高效衔接并将当下正确连结关系阐述完全，就可以确定该类系统的动力学方程内容。有关基本理性组件，包括机械系统内部质量、弹簧等形式较为复杂，需要现场技术人员应用行为模型进行装配模型附加改造，并在生成原型中提炼更加精准的仿真、测试要诀。

2 基于端口内部多能量域集成组件模型设置状况研究

机电一体化异地设计活动中的产品建模问题，需要采取统一处理手段，特别是在端口多能量集成组件模型范围下，可以运用六元组形式加以清晰表述；而多能量端口则选用五元组加以表述。按照客观层面审视，端口变量包含广义速度与力变量元素，两者乘机即为功率量，不同组件之间会借用端口实施能量、信号交换。参数化集合模型，如液压系统、机械等都必须展现物理形式且保留一定质量，安装过程中仍须界定运动、散热问题，主要是因为任何组件不论结构形式或是功能行为，都必须利用几何、装配模型绽放，实际上就是运用系统可视化特征完成虚拟原型改造任务。再就是由于不同能量域的结构复杂，在此情况下参数化建模方法应保留一定特征，并且利用纹理、材质等三维建模技术，使得模型逼真之外更保留结构简洁性特征。机电一体化系统多能量域集成组件就是联合形状特征、约束零件模型进行装配，针对不同部件几何形态进行建模，包括不同刚性、可变性零件等；同时采取参数化约束模型和联结特征模型，针对不同联结装配关系实施建模改造，包括机械静联结等，进而建立整个机电一体化系统的可视化虚拟原型架构。

3 机电一体化系统异地设计多能量域集成仿真技术解析

结合早期设计经验分析，有关产品功能需求与工作原理需要得到进一步重视，所以在设计计算期间应该针对系统内部组件形态加以简化，包括线性近似、阻尼刚性影响忽略等。目前设计精确度不断提升，有关CAD、行为、配置模型逐步完善；现实中系统中组件主要采用实际模型搭配，其间有必要针对系统实际性能指标加以预测。因为非线性、时变、离散等实际情况都要考虑在内，涉及传递函数形式开始不再适用，数值求解便成为唯一出路。需要特别注意的是，透过产品模型中推导出如果所有组件的行为模型都已知，则根据系统的配置模型，利用Mapple等工具包可以进行符号求解。但由于整个开发项目参与者之间存在竞争合作并重关系，这便导致系统组件行为模型的形式多样性，包括HDL、XML等可执行代码及其它MDL等。这时可将系统组件模型进行封装，通过提供封装器的标准API接口，可以开发出各种系统组件模型的封装器。利用封装器可以实现基于配置的多能量域集成聚台仿真改造。在此基础上，如果利用CORBA/ JAVA/XML/Web 技术，则可实现机电一体化系统异地设计的分聚台仿真目标。

另一方面，基于XML的多能量域集成产品建模机电一体化系统异地设计的演化过程对组件的可演化性提出了很高的要求。就是在设计的早期阶段，强调组件的功能需求及性能、结构与形状方面的约束，此时主要定义复合组件的接口、配置模型、附加的约束；而在设计的后期阶段，强调组件在系统中的装配关系、端口连结关系以及组件内部各能量域内的行为属性参数件是否满足设计需求，此时需要详细定义组件的端口模型、配置模型、行为模型、几何模型、关联模型、约束模型。需要特别注意的是，整个开发项目中，任何参与者之间都存在竞争、合作关系，这便令行为组件模型样式更加丰富多样，如XML、可执行代码等，此时技术人员可考虑进行组件模型封装处理，并透过封装器标准化API接口实现配置多能量域集成聚合仿真操作目标。

4 结语

综上所述，目前我国机电一体化建模技术与仿真操作软件应用现象极为广泛，经过多种常见机电模型实际研究发现，有关整套完善机电一体化系统建模工作已经成为当下专业领域研究的特殊话题。这就要求相关机电技术人员要全面应用设计思路进行建模技术经验整编，进一步构成一种快速、协调的仿真软件系统，规避不同技术缺漏危机，令其在实践空间中发挥更加技术调用优势成就。

参考文献

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