机电一体化系统的联合仿真技术
ADAMS／Matlab联合仿真在机电一体化的应用
１ 应 用ＭａｌｂＳｍｕｉｋ 造控 制 系统框 图 ． ３ ｔ ／ｉ ｌ 构 ａ ｎ 利 用 ＭａｌｂＳｍｕｉｋ 供 的 模 块 库 或 用 自 ｔ ／ｉ ｌ 提 ａ ｎ 行 编 写ｓ 函数 建 立控 制 系 统 模 型 ，设 镫备 模块 参 数 与 所 需测龄 罱 。同时 ，把ＡＤＡＭＳＶｉ ／ ｅ 境 中建 立 ｗ环 的虚拟 样机 系 统模 模块 导 入到 Ｓｍｕｉｋ￣。 ｉ ｌ ｎｒ
２ ． ３将转 台变 和机械模型关联起来。在图形 双
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模型和 控制 方式提供 了基 础。 关键词 ：机 电。 体化 ；仿真 ；联合 仿真 一
巾 图分类号：Ｔ ９ ． Ｐ３ １ ９ 文献标 识码 ：Ｂ 文章编 ：１７ ４ ７（ ０ ０ １０ ０ —３ ６ ３１ １ ２ １ ）０ ．０ ４０
叶 海 平
（ 州职 业技术学院 机械 与 自动化： 程系 ，福 建 漳州 ３ ３ ０ ） 漳 ｌ ： ６０ ０
摘 要 ：应Ｊ ＡＩ ［ ） Ｊ ＡＭＳＬＭａｌ ／ｉ ｌ ｋ ． ｊ ｔ ｂＳｍｕｉ 的联 合仿 真， 究 了它们 之 问 的接 口方 法 。 以 ‘ ａ ｎ 研 动力 学 仿真 系统 为例， 利用
机电一体化系统仿真实验报告
机电一体化系统仿真实验报告一、实验目标本实验的目标是通过仿真模拟机电一体化系统，验证系统的工作原理和性能参数，探究机电一体化系统在不同工况下的响应特性。
二、实验原理机电一体化系统是由机械部分和电气部分组成的，其中机械部分包括传动装置、力传感器和负载，电气部分包括控制器和电机。
在机电一体化系统中，电机通过控制器产生驱动信号，控制负载的转动。
力传感器用于测量负载的转动产生的力，并反馈给控制器。
三、实验步骤1.搭建仿真模型：根据实验要求，选择合适的仿真软件，搭建机电一体化系统的仿真模型。
通过连接电机、控制器、传动装置、力传感器和负载，构建完整的系统。
2.设置参数：根据实验设定的工况，设置系统的参数。
包括电机的转速、传动装置的传动比、负载的转动惯量和滑动摩擦系数等。
3.运行仿真：对系统进行仿真运行，记录电机的转速、负载的转动惯量、力传感器的输出力以及电机的功率消耗等参数。
4.分析结果：根据仿真结果，分析系统在不同工况下的响应特性。
可以通过绘制曲线图或制作动画来观察系统的运动轨迹和力的变化情况。
五、实验结果与讨论根据实验设置的参数，在不同转速和负载惯量下进行了多组仿真实验，并记录了系统的各项参数。
1.转速与力的关系：随着电机转速的增加，负载的输出力也随之增加，但是增幅逐渐减小。
当转速达到一定值后，输出力和转速的关系呈现饱和状态。
2.负载惯量与转速的关系：在给定转速范围内，随着负载惯量的增加，电机的转速逐渐降低。
这是因为负载惯量增加会增加系统的惯性，降低了电机的响应速度。
3.功率消耗的变化：随着转速和负载惯量的增加，电机的功率消耗呈现增加的趋势。
这是因为转速和负载惯量的增加会增加电机的负载，使其需要输出更大的功率来维持转速。
四、实验总结通过此次实验，我们深入了解了机电一体化系统的工作原理和性能特点。
在不同工况下，电机的转速、负载的力输出、功率消耗等参数都有相应的变化。
通过仿真实验，我们可以准确地预测系统在不同工况下的性能表现，为设计和优化机电一体化系统提供了依据。
基于ADAMS与Simulink的机电一体化系统联合仿真
基于ＡＤＡＭＳ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的机电一体化系统联合仿真Ｃｏ－ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳａｎｄＳｉｍｕｌｉｎｋ任远白广忱（北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京１０００８３）摘要：以雷达天线为研究对象，针对天线的方位角控制问题在ＡＤＡＭＳ和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的基础上进行了机电一体化仿真研究。
首先利用ＡＤＡＭＳ／Ｃｏｎｔｒｏｌｓ模块把ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与雷达天线样机模型连接在一起，然后分别采用ＰＩＤ算法、ＰＤ算法以及模糊理论这３种方法来建立天线方位角控制系统。
仿真结果表明，对于雷达天线这样一个输入输出特性比较复杂且不便于简化建模的受控对象（因为不能忽略天线支撑的柔性及其扭振），模糊控制比前两种经典控制算法更为有效。
关键词：联合仿真雷达天线方位角控制模糊控制ｄｏｉ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１００７－０８０Ｘ．２００９．０６．００２Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇａｒａｄａｒａｎｔｅｎｎａａ８ｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｉｖｅ．ｔｈｅｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳａｎｄＳｉｍ曲ｎｋＷａＳｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅａｎｔｅｎｎａａｚｉｍｕｔｈ．１１１ｅｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｏｆｔｈｅｒａｄａｒａｎｔｅｎｎａｗｓｇｃｏｉｌｎｅｃｔｅｄｔｏＭＡＴＬＡＢ／ＳｉｍｕｌｉｎｋｂｙＡＤＡＭＳ／Ｃｏｎｔｒｏｌｓ．Ｔｈｅｎｔｈｒｅｅｍｅｔｈｏｄｓ，ｉ．ｅ．ＰＩＤ，ＰＤａｎｄ缸研ｔｈｅｏｒｙ，ｗｅｒｅｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅａｎｔｅｎｎａａｚｉｍｕｔＩＩｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｔｈａｔｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｉｓｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈａｎｔｈｅｏｔｈｅｒｔｗｏｃｌａｓｓｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｔｈｅｒａｄａｒａｎｔｅｎｎａ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｃｏｍｐｌｅｘｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｎｄｉｓｈａｒｄｔｏｓｉｍｐｌｉｆｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅａｎｔｅｎｎａｓｕｐｐｏｒｔａｎｄｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｉｔｓｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＯ—ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒａｄａｒａｎｔｅｎｎａａｚｉｍｕｔｈｃｏｎｔｒｏｌｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌＯ引育在传统的机电一体化系统设计过程中．机械工程师和控制工程师虽然在共同开发一个系统．但却需要为同一对象建立起各自不同的分析模型．然后在不同的软件平台上进行相互独立的测试与验证．直到在建造物理样机之后才能进行机械一控制系统综合试验。
机电一体化系统的联合仿真技术研究
机电一体化系统的联合仿真技术研究随着科技的不断发展，机电一体化系统得到了极大的完善，在现代化机电产品中，功能越来越全面，智能化程度也越来越高。
随着自动化技术、智能化技术的不断发展，现代机电产品逐渐体现出了智能化、自动化、集成化等优势，在应用过程中，对于人类的依赖越来越少。
由于一些机电产品工作环境较为特殊，因而在发生故障时，无法由人类进行维修。
因此，通过对机电一体化系统联合仿真技术的应用，对于现代机电产品的发展和应用，都有着较大的技术。
标签：机电一体化系统；联合仿真技术；研究0 前言在当前社会中，机电一体化是一项十分重要的技术，在各个领域当中都得到了十分广泛的应用，尤其是在一些细微加工当中，机电一体化系统更是发挥出了重要的作用。
而在机电一体化系统当中，对联合仿真技术进行应用，能够实现对系统的建模设计，从而提升机电一体化系统的发展水平。
随着该领域当中相关研究的不断深入，联合仿真技术在机电一体化系统当中将会得到更为良好的应用，从而更好的提升机电一体化系统水平。
1 机电一体化的主要特点在机电一体化系统当中，具有自动化、智能化等优点，通过对多种电子技术的应用，使得系统具备了更好的信息控制和处理功能。
通过融合电子软件和机械装置，能够稳定的运行系统，再配备知识丰富、技能扎实的专业技术人员进行操作，能够有效的提升工作效率，同时也推动了机电一体化系统的更高发展。
不过，在机电一体化系统的运行但中，难免会发生一些难以预料和提前防控的故障问题。
其中很多故障都会产生一个渐进的过程，经过有效的修复和处理，才能够确保系统的良好运行[1]。
而由于一些原因的限制，很多故障都无法依靠人工检修来完成。
基于此，产生了联合仿真技术，将其应用在机电一体化系统当中，能够对系统中存在的问题和故障进行自动监测。
对仿真技术和容错技术进行应用，能够对产品性能进行提升，同时使产品具有更为良好的可靠性。
机电一体化系统在应用联合仿真技术之后，其故障率大大降低，使用寿命也有所延长。
浅谈浅论机电一体化系统的联合仿真技术
浅谈浅论机电一体化系统的联合仿真技术作者：易明华来源：《科学与财富》2012年第05期摘要：现代机电产品正朝着集成化、自动化、智能化的方向发展,有的机电产品对人的依赖性越来越小,发生故障根本不可能由人去维修,有的机电产品形成大系统,一旦发生故障可能导致重大事故,并造成巨大经济损失。
本文以机电一体化系统为研究对象,分析了机电产品容错设计与仿真技术的发展现状,并提出了自己的看法。
关键词：机电一体化；联合仿真技术；智能化机电一体化向智能化方向迈进.20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。
一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。
同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。
一、节电一体化特点机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称. 目前实操性人才缺乏，各企业高薪聘请机电一体化专业人才，在深圳地区例如：富士康、三星、华为、等一线企业拥有大量高薪职位就业前景十分广阔.以下由工控行业网为您进行的机电一体专业就业前景的方向分析。
这些集成化、自动化、智能化的机电系统发生故障的随机性很强,往往难以预料,但工程实践表明除了少数突发故障以外,大多数故障是一个渐进的过程。
如果早期发现,及时采取恰当的措施是完全可以防止的,机电产品容错设计与仿真技术研究以及容错技术的应用正是顺应了这种需求。
容错技术为提高系统的可靠性开辟了一条新的途径。
虽然人们无法保证所设计的系统各个构成环节的绝对可靠,但若把容错的概念引入到机电产品,可以使各个故障因素对产品性能的影响被显着削弱,这就意味着间接地提高了产品的可靠性。
基于混合系统模型的机电一体化系统建模与仿真
基于混合系统模型的机电一体化系统建模与仿真随着机电一体化技术的不断发展，机电一体化系统的建模和仿真成为了工程领域中一个热门话题。
在机电一体化系统中，机械、电子、控制和信息处理部分紧密耦合，因此对应的系统建模和仿真也涉及多个学科领域。
本文着重探讨了基于混合系统模型的机电一体化系统建模与仿真。
一、机电一体化系统的特点机电一体化系统是传统机电系统在数字化技术和信息化技术的带动下，向物联网、云计算等新技术方向拓展的一个产物。
机电一体化系统的既有机械构件、电气元件，又有涉及数字信号和控制逻辑的软件组成部分，同时还包含多种传感器、执行器等智能元器件。
机电一体化系统的特点在于系统的复杂性、集成性和互联性。
复杂性表现在机电一体化系统要进行的任务包括转换、传递、控制、反馈等不同领域的任务；集成性表现在系统内部各个部分相互耦合，形成一个有机整体；互联性则表现在机电一体化系统与互联网、其他设备的连接与信息共享。
二、混合系统模型混合系统模型是在传统连续系统和离散系统模型基础上发展起来的一种综合性模型。
混合系统模型认为系统可以同时进行离散化和连续化的变化过程，因此它能够有效地描述不同领域的系统模型。
混合系统模型的建立首先需要确定各个子系统的模型，这些子系统可以是连续型的，也可以是离散型的。
比如机电一体化系统由机械部分、电气部分、控制部分等构成，这些部分可以分别用不同的数学模型来刻画。
在确定各个子系统的模型后，混合系统模型便可以通过将这些模型整合在一起，互相耦合的方式来表示。
混合系统模型的具体形式包括混合微分方程、混合差分方程等。
对于机电一体化系统而言，混合系统模型的优点在于它能够同时考虑不同的动态过程并将它们融合在一起，从而更准确地预测系统的性能和行为。
此外，混合系统模型还能够方便地整合不确定性、随机性等因素。
三、基于混合系统模型的机电一体化系统建模与仿真基于混合系统模型的机电一体化系统建模与仿真过程需要遵循以下几个步骤：1、确定系统各个部分的模型在机电一体化系统建模与仿真中，需要仔细研究系统的机械部分、电气部分、控制部分以及信息处理部分等，分别选择适当的数学模型进行描述。
浅谈机电一体化系统的联合仿真技术
浅谈机电一体化系统的联合仿真技术摘要现代机电产品电路系统越来越复杂,在要求提高产品功能和性能的同时,对系统可靠性和机电产品安全性的要求也越来越高。
仿生硬件容错纠错技术是提高系统可靠性和产品安全性的有效手段。
本文对仿真技术的研究是基于胚胎型仿生硬件,对胚胎型仿生硬件的容错纠错机制进行探讨,旨在对提高电路系统可靠性和安全性在理论上提供些许帮助。
关键词仿生硬件;胚胎型仿生硬件;容错纠错机制现代科学技术在机电产品中的运用,使得机电产品越来越集成化、自动化、智能化。
在这些现代化的机电产品中,内在的系统一旦发生故障,就容易造成经济损失。
容错机制为提高系统的可靠性和产品的安全性提供了一条新的路径,机电产品的容错纠错机制和仿真技术的研究在研发设计过程中就考虑到了产品的容错纠错功能,虽然不能保证产品系统内部的各个组成部分绝对安全,但至少可以使产品在没有遭受到致命的损害时,维持正常工作能力。
1 仿生硬件容错研究现状由于现代机电产品的电路系统越来越复杂,传统的硬件容错技术水平早已不能满足现代电路系统的要求。
在这种情形之下,人们努力研发新的容错技术方法,提出了电路系统在发生故障时,能进行自检测,自修复的设想。
在20世纪50年代末,计算机之父冯·诺依曼提出了可以研发出具有自繁殖与自修复能力的机器设想,但直到20世纪90年代,仿生硬件的概念由瑞士联邦工学院提出后,才使得仿生硬件的研究得以迅速发展,目前已成为国内外研究仿真技术的的热点之一。
但是我国对仿生硬件的研究开始较晚,在技术水平上已落后西方国家,迫切需要加强对仿生硬件的研究,以提高我国仿生硬件的技术运用水平。
仿生硬件早期也称为进化硬件( Evolvable Hardware,EHW ) ,是将进化算法与可编程器件结合起来,研发出的一种新型硬件电路,它能象生物一样根据外部环境的变化来动态地、自主地改变自身的结构以适应外部的生存环境,具有硬件自组织,自适应、自修复等特征[1]。
基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究
基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究一、本文概述随着科技的不断进步和制造业的快速发展，机电一体化技术在现代工业生产中扮演着越来越重要的角色。
作为实现智能制造和高效生产的关键技术之一，机电一体化的建模与仿真技术对于提升产品质量、优化生产流程、降低生产成本具有重要意义。
本文旨在探讨基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术的研究现状与发展趋势，分析其在工业制造领域的应用及效果，并提出一些建议和思考。
本文将对机电一体化建模与仿真技术的基本概念进行阐述，明确其研究范围和应用领域。
通过对国内外相关文献的综述和分析，总结当前基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术的研究现状，包括建模方法、仿真技术、优化算法等方面的发展情况。
结合实际案例，探讨该技术在工业制造领域的应用实践，分析其对于提升产品质量、优化生产流程、降低生产成本的积极作用。
对基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术的发展趋势进行展望，提出一些建议和思考，以期为该领域的研究和实践提供参考和借鉴。
二、虚拟原型技术在机电一体化建模中的应用虚拟原型技术作为现代工程设计和分析的重要工具，其在机电一体化建模中发挥着不可或缺的作用。
虚拟原型技术的核心在于通过计算机软件创建出物理产品的数字孪生，从而能够在虚拟环境中进行产品设计、测试和优化，极大地提高了机电一体化系统的研发效率。
系统架构设计：虚拟原型技术允许工程师在初步设计阶段就对机电一体化的整体架构进行模拟。
通过构建虚拟原型，工程师可以评估不同设计方案的有效性和可行性，从而选择最优的系统架构。
组件集成与测试：虚拟原型技术允许将各种机械、电子和控制组件在虚拟环境中进行集成，并进行各种条件下的性能测试。
这种模拟测试可以预测实际系统中的潜在问题，并在真实制造之前进行改进。
动态行为模拟：通过虚拟原型技术，可以对机电一体化系统的动态行为进行详细模拟。
这包括机械运动、电气响应和控制逻辑等多个方面的交互作用。
通过动态模拟，可以预测系统在实际工作环境中的表现，并据此进行优化。
机电一体化系统的建模与仿真技术研究
机电一体化系统的建模与仿真技术研究机电一体化系统是由机械、电子、控制、软件等多个领域组成的智能系统，在现代工业领域中得到了越来越广泛的应用。
机电一体化系统具有高度的智能化、机动化和自动化特点，使现代机械设备不断地朝着高速度、高精度、高质量和高效能的方向发展，成为生产力的重要支撑。
机电一体化系统的建模与仿真技术是现代化机械设计的重要手段之一，其目的是通过计算机仿真来验证机械系统的设计和功能，从而提高机械系统的可靠性和性能。
机电一体化系统的建模与仿真技术涉及到机械、电子、控制、软件等多个领域，需要采用多学科的知识和技术来解决问题。
机电一体化系统的建模方法主要有物理建模、系统建模和行为建模三种。
物理建模主要是通过解析方法或模型法来描述、建立机械系统的物理模型，即将系统模型化为组成其系统的基本部件，通过连接及约束关系组成完整的系统模型。
系统建模是将机械系统分解为各个部件，建立系统的框图，并通过框图来描述各个部件之间的关系和信号传递。
行为建模是通过对系统的运动规律、逻辑关系和控制策略等进行描述来建立系统的行为模型。
机电一体化系统的仿真方法主要有数学仿真、逻辑仿真和动态仿真三种。
数学仿真是运用计算机数值计算的方法，用算法对模型进行数学求解，从而得出系统的运行情况。
逻辑仿真是根据系统的逻辑关系和控制策略建立系统的逻辑模型，通过模拟系统的控制过程来验证系统的控制能力。
动态仿真是将机械系统的动态运动、工作过程进行全过程的仿真模拟，通过动态仿真来验证系统的性能。
在机电一体化系统的建模与仿真技术中，多学科的知识和技术是不可或缺的。
机械设计工程师需要在设计机械系统时掌握机械、材料、力学等相关知识，通过物理建模建立机械系统的物理模型，并通过计算机进行数学仿真和动态仿真。
电子工程师需要掌握电子、电路、信号等知识，通过逻辑建模建立系统的逻辑模型，并通过逻辑仿真验证系统的控制策略和控制能力。
控制工程师需要掌握控制算法、控制方法等知识，通过行为建模建立系统的行为模型，并通过数学仿真和动态仿真验证系统的运行效果。
《2024年基于联合仿真的机电液一体化系统优化设计方法研究》范文
《基于联合仿真的机电液一体化系统优化设计方法研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，机电液一体化系统在各个领域的应用越来越广泛。
为了满足系统的高效、稳定和可靠运行需求，优化设计方法成为了研究的重要方向。
本文将介绍一种基于联合仿真的机电液一体化系统优化设计方法，通过对系统各组成部分的深入分析和仿真，以达到优化设计的目的。
二、机电液一体化系统概述机电液一体化系统是指将机械、电子和液压三个领域的技术有机结合，形成一个完整的系统。
该系统具有高精度、高效率、高可靠性等特点，广泛应用于航空航天、汽车制造、机器人技术等领域。
然而，由于系统涉及多个领域的技术，其设计过程复杂，需要综合考虑各种因素，如机械结构、电子控制、液压传动等。
三、联合仿真技术在机电液一体化系统中的应用联合仿真技术是一种将多个仿真软件进行集成，共同完成复杂系统仿真的技术。
在机电液一体化系统中，联合仿真技术可以实现对系统各组成部分的深入分析和仿真，从而更好地了解系统的运行特性和性能。
通过联合仿真，可以更好地优化系统设计，提高系统的性能和可靠性。
四、基于联合仿真的机电液一体化系统优化设计方法本文提出的基于联合仿真的机电液一体化系统优化设计方法，主要包括以下几个步骤：1. 建立系统模型：根据系统的实际结构和功能，建立机电液一体化系统的多领域仿真模型。
该模型应包括机械结构、电子控制、液压传动等各个领域的模型。
2. 仿真分析：利用联合仿真技术，对建立的系统模型进行仿真分析。
通过仿真，可以了解系统的运行特性和性能，包括机械结构的动力学特性、电子控制的响应速度和精度、液压传动的流量和压力等。
3. 优化设计：根据仿真分析的结果，对系统进行优化设计。
优化的目标包括提高系统的性能、降低能耗、提高可靠性等。
通过对系统各组成部分的调整和改进，实现优化设计。
4. 再次仿真验证：对优化后的系统进行再次仿真验证，以确认优化设计的有效性。
如果仿真结果达到预期目标，则可以认为优化设计成功。
机电一体化系统的建模与仿真
（1）机理模型 由于实际的对象通常都比较复杂，难以用数学方法予以精
确地描述，因此在确定机理模型的结构和参数时，首先需提出 一系列合理的假定，这些假定应不致于造成模型与实际对象的 严重误差，且有利于简化所得到的模型。然后，基于所提出的 假设条件，通过分析，列出被控对象运动规律方程式。最后， 建立方程的边界条件，将边界条件与方程结合起来，构成被控 对象的基本模型。
仿真系统可以采用面向对象的程序设计语言自建，也可以 购买商业仿真工作包。
利用商业工具包中的标准库模型可以很快地进行简单群体 系统的仿真。本小节就以SIMULINK仿真软件为例。
(1) SIMULINK仿真软件简介 SIMULINK是MATLAB里的工具箱之一，主要功能是实现动 态系统建模、仿真与分析；SIMULINK提供了一种图形化的 交互环境，只需用鼠标拖动的方法，便能迅速地建立起系统框 图模型，并在此基础上对系统进行仿真分析和改进设计。 创建模型及进行仿真运行。
为便于用户使用，SIMULINK可提供9类基本模块库和 许多专业模块子集。考虑到一般机电一体化主要分析连续控制 系统，这里仅介绍其中的连续系统模块库(Continuous)、系 统输入模块库(Sourses)和系统输出模块库（Sinks）。
①连续系统模块库(Continuous) 连续系统模块库(Continuous)以及其中各模块的功能如图74及表7-1所示。
另一种方法是实验法，即采用某些检测仪器，在现场对控 制系统加入某种特定信号，对输出响应进行测量和分析，得到 实验数据，列出输入量和输出量之间的离散关系，采用适当的 数值分析方法建立系统的数学模型，此方法常用于解决复杂的 控制系统。
分析法建立起来的数学模型又被称为机理模型。机理模型 可反映被控对像的本质，有较大范围的适应性，所以在建立数 学模型时，
机电一体化系统的建模与仿真
机电一体化系统的建模与仿真机电一体化系统是近年来工业自动化发展的一个重要方向，它将机械、电气、电子、计算机等多个学科有机结合，实现了产品的智能化和高效化。
在机电一体化系统的设计和开发过程中，建模与仿真是非常关键的一环。
本文将探讨机电一体化系统的建模与仿真的重要性、方法和应用。
一、机电一体化系统建模的重要性1. 减少开发成本和时间：通过建模与仿真，可以在产品实际制造之前发现问题和缺陷，减少开发过程中的试错成本和时间。
同时，可以在虚拟环境中对系统进行优化，提高产品的性能和质量。
2. 提高系统可靠性：通过建模与仿真，可以深入分析系统的运行过程，预测出潜在的故障和问题，并进行针对性的优化。
这样可以提高系统的可靠性和稳定性，减少故障率和维修成本。
3. 优化系统性能：建模与仿真可以帮助工程师在设计阶段进行多种方案的比较和评估，找出最优解决方案。
通过对系统进行仿真和测试，可以预测系统在不同工况下的性能，并进行优化调整，以实现更好的工作效果。
二、机电一体化系统建模与仿真的方法1. 建模方法（1）物理模型：通过对机电一体化系统的结构、元件和工作原理进行建模，可以快速构建一个具有物理实际意义的模型。
采用物理模型可以更好地反映系统的实际情况，但是建模过程相对较复杂。
（2）数据驱动模型：通过收集和分析大量的实验数据，利用统计学和机器学习等方法建立数学模型。
数据驱动模型可以根据实际数据自动调整和更新，适用于一些复杂的非线性系统。
2. 仿真方法（1）数学仿真：利用计算机进行大规模的数值计算，对系统进行仿真模拟。
数学仿真可以基于系统的物理模型和数学模型，通过输入不同的参数和条件，模拟系统在不同工况下的运行状态，预测系统的性能指标。
（2）软件仿真：通过专门的软件工具，如MATLAB、Simulink等进行系统建模和仿真。
这些软件提供了丰富的模型库和仿真环境，可以方便地进行建模和仿真分析。
同时，软件仿真还可以与物理实验相结合，进行混合仿真，提高仿真的准确性。
浅谈浅论机电一体化系统的联合仿真技术
浅谈浅论机电一体化系统的联合仿真技术摘要:本文以机电一体化系统为研究对象,分析了机电产品容错设计与仿真技术的发展现状,并提出了自己的看法。
关键词:机电一体化仿真容错一、引言现代机电产品正朝着集成化、自动化、智能化的方向发展,有的机电产品对人的依赖性越来越小,发生故障根本不可能由人去维修,有的机电产品形成大系统,一旦发生故障可能导致重大事故,并造成巨大经济损失。
例如:美国发射的“勇气”号火星车和“机遇”号火星车,在太空飞行半年之久,一旦有了故障靠人去诊断和维修是根本不可能的;2008年8月巴西一枚vls3型卫星运载火箭,在接受最后检测时突然爆炸,导致现场21人被炸死,另有20多人身受重伤。
这些集成化、自动化、智能化的机电系统发生故障的随机性很强,往往难以预料,但工程实践表明除了少数突发故障以外,大多数故障是一个渐进的过程。
如果早期发现,及时采取恰当的措施是完全可以防止的,机电产品容错设计与仿真技术研究以及容错技术的应用正是顺应了这种需求。
容错技术为提高系统的可靠性开辟了一条新的途径。
虽然人们无法保证所设计的系统各个构成环节的绝对可靠,但若把容错的概念引入到机电产品,可以使各个故障因素对产品性能的影响被显着削弱,这就意味着间接地提高了产品的可靠性。
研究和应用容错技术,对于保障机电系统运行的连续性和安全性,减少安全事故,提高现代机电产品的经济效益和社会效益,具有非常重要的意义。
二、仿生硬件容错研究现状随着电路系统功能的复杂化,传统的硬件容错技术越来越不能满足日益庞大的电路系统要求。
为了提高系统可靠性,人们提出了动态地对故障进行自检测、自修复的要求,并努力寻找新的容错设计方法。
早在20世纪50年代末,计算机之父冯•诺依曼就提出了研制具有自繁殖与自修复能力通用机器的伟大构想。
研究人员从自然界得到灵感,将自然计算(如进化计算,胚胎理论等)引入到硬件设计中从而形成仿生硬件(bioinspired hardware,bhw)。
机电一体化系统的联合仿真技术研究
机电一体化系统的联合仿真技术研究摘要：工程中的机械电子系统由机械子系统，电子控制子系统，液压子系统，气动子系统等多个子系统构成，很难找到一款专业软件能够对实际工程中的机电系统的全部子系统进行仿真。
关键词:：机电一体化；建模；联合仿真1、研究背景与意义本论文是由实际工程应用引起的。
其应用涉及仿真、协同仿真和多体动力学等领域。
我们先来看看这些域。
模拟:模拟是对真实事物、事件状态或过程的模拟。
模拟事物的行为通常需要表现选定的物理或抽象系统的某些关键特征或行为。
协同仿真:协同仿真是指使用不同建模语言开发的模型运行单个仿真的能力多体动力学:多体动力学是计算力学的一个令人兴奋的领域，它融合了结构动力学、多物理力学、计算数学、控制论和计算机科学等多个学科，为复杂机械系统的虚拟样机提供了方法和工具。
2、关于协同仿真由于物理世界的复杂性，在某些情况下，用单一软件来模拟真实系统是不可能的。
这样就得到了协同仿真的解决方案。
对于一些简单的系统，可以用一个软件或两个软件进行仿真。
因此，在这些简单的情况下比较这两种不同的方法是有趣的和必要的[1]。
在复杂系统中，当联合仿真是唯一解时，就产生了以下问题:联合仿真是否可靠，协同仿真的优点和缺点是什么，如何使协同仿真成为一种实用的工程实践，协同仿真的优点和缺点的主题将随着建模过程在下面的章节中详细阐述。
论家和工程师都对这个话题感兴趣。
动态分析。
在这三种分析模式中，每一种模式所进行的计算的性质是完全不同的。
我们急切地想知道如何进行动态分析通过数值积分混合微分代数运动方程进行动力学分析。
动态分析完成后，后处理器组织和传输的模拟结果的打印机，绘图仪，或动画工作站。
计算流程所确定的大量逻辑和数值计算的实现需要一个大规模的计算机代码。
在深入研究用于执行每种动力分析模式的数值方法之前，了解在动力分析过程中必须产生的信息流是很有价值的[2]。
动态分析程序的结构示意图如图所示。
分析程序定义了控制模式的分析和分配方程装配任务的交界处的程序，这反过来又调用模块，生成所需的信息，并将其传输到分析程序。
2021秋国开“机电一体化技术”专科《机电一体化系统》基于Matlab的机电一体化系统的仿真实验
2021秋国开“机电一体化技术”专科《机电一体化系统》基于Matlab的机电一体化系统的仿真实验
基于Matlab/Simulink的机电一体化系统的仿真实验
一、实验目的①
通过上机实验操作，使学生掌握Simulink的基本模块、模型文件的创建和仿真过程。
设计系统的PI控制器，并分析校正后的控制系统性能。
二、实验条件
PC电脑，Matlab7.0仿真软件
三、实验方法
某机电伺服控制系统如图所示，其中为控制器，各具体环节的参数为：功率放大器增益10；伺服电机传递系数2.83；测速发电机传递系数1.15；伺服电机机电时间常数；位置反馈电位计增益
4.7
；伺服电机电磁时间常数，速度反馈分压系数；
根据控制要求，所设计的PI控制器为：，加入PI控制器之后，系统的闭环传递函数分别为：
四、实验步骤
①
在Matlab的命令窗口中输入语句Simulink，启动Simulink。
②
进行Simulink的文件操作，包括新建文件、打开文件和保存文件。
③
创建模型文件，包括模块操作、信号线的操作以及模块的参数设置等
④
对所涉及的系统进行封装或者直接运行、仿真。
五、仿真程序和实验结果：
系统仿真程序：
程序运行结果：
仿真结果分析：系统采用PI控制参数是：Kp=，Ki=
；系统阶跃相应超调量δ%=，上升时间=，峰值时间=，调节时间=。
六、思考题
1、比例、积分两个环节分别起什么作用？
七、参考文献。
机电一体化系统联合仿真方法研究林小佳
机电一体化系统联合仿真方法研究林小佳发布时间：2021-08-09T05:42:52.598Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第8期作者：林小佳[导读] 复杂机电一体化系统通常由跨学科的多个子系统组成，在系统设计和仿真阶级，传统的仿真方法较难做到多学科的联合仿真。
汕头经济特区广澳电力发展公司广东汕头 515000摘要：复杂机电一体化系统通常由跨学科的多个子系统组成，在系统设计和仿真阶级，传统的仿真方法较难做到多学科的联合仿真。
为实现跨学科、跨部门的分布式联合仿真，本文研究了机电一体化的联合仿真方法，将机械、电子、液压、控制等不同学科领域模型集成融合，实现系统级协同设计、仿真和分析。
首先，分析比较了现有联合仿真方法；其次，提出了基于FMI标准的联合仿真方法，采用并行和分布式的仿真执行体系结构和基于有向图的仿真数据同步方法，实现了子系统间的数据同步；最后，通过实例分析，验证了联合仿真方法的有效性。
关键词：系统仿真；联合仿真；分布式架构；数据同步Research on the Method of Co-simulation for Mechatronics SystemLIN XiaojiaShantou Guang'ao Electric Power Development Company，Guangdong Shantou 515000Abstract：Complex mechatronics system is usually composed of multi-disciplinary subsystems. In the system design and simulation phase, the traditional simulation method is difficult to achieve multidisciplinary co-simulation. In order to realize the interdisciplinary and cross-department distributed co-simulation, this paper studies the co-simulation method for mechatronics, integrating models of different disciplines such as mechanical, electronic, hydraulic and control, and realizing the system level collaborative design, simulation and analysis. Firstly, the existing co-simulation methods are analyzed; secondly, the co-simulation method based on FMI is proposed, the parallel and distributed simulation execution architecture is designed, and the simulation data synchronization method based on directed graph is adopted to realize the data synchronization between subsystems; finally, the effectiveness of the co-simulation method is verified through the analysis of an example.Keywords：system simulation; co-simulation; distributed architecture; data synchronization引言目前，复杂机电一体化系统中机械、电子、液压、控制系统多数为分立式架构，采用数据总线将各自独立的机电子系统或设备交连起来，进行信息的统一传输和调度管理，实现系统信息的共享、综合显示和系统工作模式的综合控制，保存了子系统的相对独立性[1]。
ADAMS机电一体化仿真研究
ADAMS机电一体化仿真研究本文对如何在ADAMS中实现机械和控制系统联合仿真进行了研究。
首先简单介绍了ADAMS中实现机械和控制系统联合仿真的六种方法，然后用三个实例来详细地说明了机械和控制系统联合仿真分析流程。
1引言航天产品中机电类产品占据了大多数，在传统的机电一体化系统设计过程中，机械工程师和控制工程师虽然在共同设计开发一个系统，但是他们各自都需要建立一个模型，然后分别采用不同的分析软件，对机械系统和控制系统进行独立的设计、调试和试验，最后建造一个物理样机，进行机械系统和控制系统的联合调试。
如果发现问题，机械工程师和控制工程师又需要回到各自的模型中，修改机械系统和控制系统，然后再进行物理样机联合调试，图1说明了这个过程。
图1 传统机电产品开发方法使用MSC.ADAMS仿真软件，机械工程师和控制工程师可以共享同一个样机模型，进行设计、调试和试验。
可以利用虚拟样机对机械系统和控制系统进行反复的联合调试，直到获得满意的设计效果，然后进行物理样机的建造和调试。
图2说明了这个过程。
图2 虚拟样机产品开发新方法显然，利用虚拟样机技术对机电一体化系统进行联合设计、调试和试验的方法，同传统的设计方法相比较具有明显的优势，可以大大地提高设计效率，缩短开发周期，降低开发产品的成本，获得优化的机电一体化系统整体性能。
MSC.ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System) 软件是美国MSC公司的旗帜产品，是虚拟样机领域非常优秀的软件。
它的功能很强大，如：给用户提供了友好的界面、快速简便的建模功能、强大的函数库、交互式仿真和动画显示功能等等。
另外，MSC.ADAMS/Controls模块提供了与许多控制系统软件( 如MATLAB，MATRIX X，EASYS5等)的接口功能。
利用这些软件，可以把机械系统仿真与控制系统仿真结合起来[1]。
为此，本报告专门就ADAMS中如何实现机械和控制一体化仿真做一个总结。
机电一体化技术-4.2 机电一体化系统的仿真
六、建模仿真实例
连续系统
基于微分方程的simulink仿真
18
（一）基于微分方程的simulink仿真
根据物理定理建立微分方程，并以此微分方 程创建SIMULINK模型的完整步骤：
微分方程的整理； 模块的复制； 信号线的构画； 模块参数设置； 示波器的调整； 仿真参数设置。
19
20
1、新建模型窗 2、模块库复制所 需模块到空白模型 窗
设置仿真参数
13
1．解题器（Solver）选项
（1）Simulation time组：设置仿真起止时间。 （2）Solve options组：选择求解器，并为其指
定参数。 变步长算法（Variable-step） 固定步长算法（Fixed-step）
14
2．数据输入输出选项（ Data Import/Export）
启动和退出 Simulink
建模与仿真
建模仿真的步骤： 1. 打开一个空白的编辑窗口； 2. 将模块库中模块复制到编辑窗口里，并依照给定的框
图修改编辑窗口中模块的参数； 3. 将各个模块按给定的框图连接起来； 4. 用菜单选择或命令窗口键入命令进行仿真分析，在仿
真的同时，可以观察仿真结果，如果发现有不正确的 地方，可以停止仿真，对参数进行修正； 5. 如果对结果满意，可以将模型保存。
二、 Simulink的使用
1. Simulink的启动
(1) 在MATLAB的命令窗口直接键入simulink。 (2) 工具栏上的Simulink模块库浏览器命令按钮 (3) File菜单中选择New菜单项下的Model命令
2. Simulink的退出
关闭所有模型窗口和Simulink模块库窗口即可。
机电一体化系统设计与仿真
机电一体化系统设计与仿真随着科技的不断发展，机电一体化系统的设计与仿真成为了各个领域重要的应用。
机电一体化系统指的是在机械和电子方面的相互作用中融合的系统，它的研发涵盖了机械、电子、控制等多个学科。
在工业化领域，机电一体化系统的使用可以有效地简化生产流程，提升生产效率，减少了不必要的人力和时间成本。
本文将针对机电一体化系统的设计与仿真进行探讨。
一、机电一体化系统的结构设计机电一体化系统的结构设计是机电一体化系统的基础，通常由机械结构和电气元件两部分组成。
机械结构是机电一体化系统的主体，包括传动部分、载体部分和功能部分。
它主要由零部件和装配结构组成，其中零部件通常具有自身的机械特性，如刚度、热膨胀系数等。
电气元件作为机电一体化系统中不可或缺的一部分，负责控制和传输信号，包括传感器、执行器、电源和信号采集器等。
在机电一体化系统的结构设计中，应当考虑系统的尺寸、重量、可靠性、可维护性、成本和使用寿命等方面。
二、机电一体化系统的控制设计机电一体化系统的控制设计是机电一体化系统中非常重要的一环，控制系统是整个机电一体化系统的大脑。
控制系统主要由软件和硬件组成，其中软件部分包括嵌入式系统和PC机，而硬件部分则包括控制板、开发板、测试板和扩展板等。
机电一体化系统的控制设计需要综合地考虑控制策略、数据通信和数据处理等方面，为整个机电一体化系统提供有力的保障。
三、机电一体化系统的仿真设计机电一体化系统的仿真设计是机电一体化系统中非常必要的一环，仿真技术可以帮助我们列举各种可能的系统问题，小范围内进行测试，有效的减少在系统设计和调试阶段中的成本和时间浪费，为实际应用提供有力的支持。
三维建模和仿真模拟是机电一体化系统仿真设计中的关键技术，模拟结果和实际情况有很好的吻合度，可以给我们提供重要的数据和实验。
四、机电一体化系统设计的局限性与展望随着机电一体化技术的不断发展，机电一体化系统的设计和仿真技术不断得到提升，但是施行机电一体化系统的实际操作还需要克服一系列局限性。
基于ADAMS与Simulink的机电一体化系统联合仿真
STEP 4
机电系统仿真分析
所创建的机电联合
仿真模型在Simulink 环 境下进行仿真，采用 Runge–Kutta (龙格－库 塔法)方法，仿真时间为 0.25s，步长为 0.001s， 允许误差使用默认值.
设置仿真参数
1） 在Simulink工具菜单栏，选择Simulation菜单。 2） 在弹出的下一层菜单中，选择Parameteres，显示参数设置对话框。 3） 设置仿真时间，在Start Time栏，输入0.0，设置开始时间。在End Time栏， 输入0.25，设置结束时间。 4） 在仿真类型的第一个选择栏，选择variable step mode参数。第二个选择栏， 选择ode45s参数。 5） 对于其他各项参数，取默认值。 6） 选择OK按钮，关闭Matlab仿真参数设置对话框。
（1） 将复杂的控制系统添加到机械系统模型中，然后对机电一体化进行联合 分析。
（2） 直接利用ADAMS程序创建控制系统分析中的机械系统仿真模型，而不需 要使用数学公式建模。
（3） 在ADAMS环境或控制应用程序环境获得机电联合仿真结果。
ADAMS/Controls 的设计流程
建立机械系统的ADAMS模型 确定ADAMS的输入和输出变量，生成对象/过程模型 建立控制系统模块 模型的仿真
Step 1
构造ADAMS机械系统样 机模型
确定ADAMS输入和输出 Step 2
Step 3 控制系统建模
机电系统仿真分析 Step 4
STEP 1 构造ADAMS机械系统样机模型
熟悉模型
1
2
3
4
5
6
方向旋 转马达
方位减 速齿轮
方位固 定
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浅谈机电一体化系统的联合仿真技术
摘要现代机电产品电路系统越来越复杂,在要求提高产品功能和性能的同时,对系统可靠性和机电产品安全性的要求也越来越高。
仿生硬件容错纠错技术是提高系统可靠性和产品安全性的有效手段。
本文对仿真技术的研究是基于胚胎型仿生硬件,对胚胎型仿生硬件的容错纠错机制进行探讨,旨在对提高电路系统可靠性和安全性在理论上提供些许帮助。
关键词仿生硬件;胚胎型仿生硬件;容错纠错机制
中图分类号th-39 文献标识码a 文章编号
1674-6708(2010)24-0064-02
现代科学技术在机电产品中的运用,使得机电产品越来越集成化、自动化、智能化。
在这些现代化的机电产品中,内在的系统一旦发生故障,就容易造成经济损失。
容错机制为提高系统的可靠性和产品的安全性提供了一条新的路径,机电产品的容错纠错机制和仿真技术的研究在研发设计过程中就考虑到了产品的容错纠错功能,虽然不能保证产品系统内部的各个组成部分绝对安全,但至少可以使产品在没有遭受到致命的损害时,维持正常工作能力。
1 仿生硬件容错研究现状
由于现代机电产品的电路系统越来越复杂,传统的硬件容错技术水平早已不能满足现代电路系统的要求。
在这种情形之下,人们努力研发新的容错技术方法,提出了电路系统在发生故障时,能进行
自检测,自修复的设想。
在20世纪50年代末,计算机之父冯·诺依曼提出了可以研发出具有自繁殖与自修复能力的机器设想,但直到20世纪90年代,仿生硬件的概念由瑞士联邦工学院提出后,才使得仿生硬件的研究得以迅速发展,目前已成为国内外研究仿真技术的的热点之一。
但是我国对仿生硬件的研究开始较晚,在技术水平上已落后西方国家,迫切需要加强对仿生硬件的研究,以提高我国仿生硬件的技术运用水平。
仿生硬件早期也称为进化硬件( evolvable hardware,ehw ) ,是将进化算法与可编程器件结合起来,研发出的一种新型硬件电路,它能象生物一样根据外部环境的变化来动态地、自主地改变自身的结构以适应外部的生存环境,具有硬件自组织,自适应、自修复等特征[1]。
仿生硬件的本质是通过模仿生物体的细胞组织结构,在仿生硬件的工作机制上与生物体的细胞生长,自修复,遗传等方面达到类似。
这样与传统的硬件相比,它开创了一种新的电路设计方式,其在电路系统运行过程中不仅可以保持现有的功能、实现硬件的随时康复,还可以利用自组织特性生成具有新功能的电路系统。
这种仿生硬件的容错纠错机能,是通过静态冗余用传统方法来实现容错所不能比拟的。
2 基于仿生硬件的容错技术研究
根据生物体进化机制提出的仿生硬件容错技术,对提高硬件系统的可靠性和产品的安全性具有十分重要的意义。
2.1 胚胎型仿生硬件的容错体系结构和容错原理
仿生硬件可以分为进化型仿生硬件和胚胎型仿生硬件,其中后者也称为胚胎电子系统,是模仿生物体多细胞容错机制实现的硬件。
由多个结构、性能相似的细胞组成生物体,每个细胞都能具有生物体中的基因所具有的某种特定的功能,当生物体进行正常的生命活动时,一旦器官中的某个细胞失去功能,这个细胞就会将自身的信息传递给周边的细胞,周边健康的细胞收到信息后,就会代替这个失去功能的细胞所应发挥的功能,从而保持生物体的正常生命活动[2]。
胚胎型仿生硬件正是基于生物体的多细胞组织结构,通过模仿这种容错纠错的生理机制而实现的硬件。
当机电产品的电子系统发生故障时,胚胎型仿生硬件便将故障细胞的数据资料传递给周边空闲的电子细胞,进而从新布线连接,从而使整个机电产品的硬件系统能够正常工作[3]。
胚胎型仿生硬件是由胚胎细胞、开关阵和线轨共同组成的容错体系结构。
开关阵是用来控制硬件中线段使用的开关。
胚胎细胞包含逻辑功能单元和基因与地址译码控制电路两大部分,其中逻辑功能单元由i/o换向块和分子电路组成,它的作用是为了实现细胞的功能,基因与地址译码控制电路由存储器、坐标发生器、状态检测与控制电路共同组成。
存储器可根据坐标发生器算出电子细胞在某种状态下的结果并进行保存,但它最重要的功能是保存配置的数据。
坐标发生器根据各个细胞左侧和下侧的的细胞为其分配坐标。
状态检测电路可以根据故障电子细胞的坐标来激活细胞的复制功能,是故障细胞在失去功能的同时,电路系统还能保持正常的运行功能。
2.2 胚胎型仿生硬件实现容错的策略
在胚胎型仿生硬件中,实现容错策略的方式有两种:一种是细胞取消策略,另一种是行(列)取消策略。
在这两种策略中都是通过记录故障细胞的位置,运用细胞的复制功能,重新布线连接,用备用的细胞来代替。
结合仿生硬件容错体系结构,在此提出一种线轨故障的容错策略。
1)在细胞取消策略中,当某行中的故障细胞少于备用细胞时,就直接用备用细胞来代替故障细胞;当某行中的故障细胞超过了备用细胞,则故障细胞所在的整行被取消掉,由备用行细胞上移代替。
2)在行(列)取消中,只要有一个细胞出现故障,整行细胞都要被取消,它的功能由该行的右一行细胞代替。
也既是出错细胞所在行上移到备用行,由备用行代替出错行的功能。
2.3 胚胎型仿生硬件实现容错的流程
胚胎型仿生硬件容错的流程:
1)按照需求选择器件和设备,确定仿生硬件的制作方案;
2)依据相关参数和电路系统结构进行编码,并对系统进行操作;
3)根据给定的条件对电路模型进行仿真测试,并与预期的结果相比较,测试个体的适应度;
4)结合测试出的适应度来确定下一步骤,依次反复测试,直到获得合符要求的个体;
5)在选定的器件中用最符合要求的个体配置电路系统;
6)当电子细胞出现故障时,仿生硬件按照以上步骤开始进行新一
轮的进化,直到找到符合功能的配置位流,实现容错。
2.4 胚胎型仿生硬件内部错误检测机制与自修复机制
1)错误检测机制
胚胎型仿生硬件实现容错的前提是仿生硬件内部的错误检测。
当前我国常用的仿生硬件错误检测机制有几种:一种是基于细胞功能单元的三模冗余与多数表决器电路实现的细胞内部故障的自检测;另一种是用健康细胞监测附近细胞的状态信息,用以判断细胞正常与否。
以上两种方式虽可以检测出是否存在故障细胞,但判断不出故障细胞具体是在哪个位置,查不出具体的位置也就无法修复出错细胞,所以在提高三模冗余可靠性的同时,也应设计出可以检测出具体位置的差错检测器。
2)自修复机制
在胚胎型仿生硬件中,电子细胞自身没有容错能力,出现故障的细胞只能消失(退出运行),根据上文的描述,一般是用整行(整列)空闲细胞进行功能复制,来代替出错细胞所在位置的功能,这样胚胎阵列就可以进行重构, 实现自修复,以保证电路系统正常功能的运行。
胚胎型仿生硬件是模仿生物体的多细胞容错机制实现的硬件,由于具有自组织、自适应和自修复特性,使得它在电子产品运用上有着广阔的应用前景和商业价值,这就需要我们加强对仿生硬件的研究力度,更好地提高电路系统的可靠性和电子产品的安全性。
参考文献
[1]高金吉.装备系统故障自愈原理研究[j].中国工程科学,
2009(5).
[2]刘心松,朱鹰.容错并行处理系统结构研究[j].计算机应
用,2008(1).
[3]姚睿,王友仁,于盛林.胚胎型仿生硬件及其关键技术研究[j].河南科技大学学报,2009(3).。