基于工程系統(tǒng)理論和面向對象方法的機電一體化系統(tǒng)研究.pdf

1、機電一體化系統(tǒng)是集多種學科為一體的復雜系統(tǒng)，目前對這種復雜系統(tǒng)的研究還處于發(fā)展階段。機電一體化涉及到多個工程領域的知識和成果，因此需要以工程系統(tǒng)理論作為系統(tǒng)分析的基礎。在此基礎上，運用其基本的觀點和方法來分析和研究機電一體化系統(tǒng)，是解決系統(tǒng)問題的一條有效途徑。本文將工程系統(tǒng)理論與面向對象方法相結合，深入到機電一體化系統(tǒng)的分析和設計中，這具有重要的理論意義和應用價值。本文的主要研究內容如下： 首先，針對機電一體化系統(tǒng)的復雜性和多學

2、科性，運用工程系統(tǒng)理論的觀點和方法對機電一體化系統(tǒng)進行分析，給出了機電一體化系統(tǒng)的共性特征。在此基礎上，引入面向對象的思想和方法，從而形成了一種研究機電一體化系統(tǒng)的新方法——基于機電接口的面向對象設計，即ODIMS方法。 其次，針對機電一體化系統(tǒng)結構的劃分問題，在分析了氣動插裝機器人、模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)和伺服驅動教學實驗系統(tǒng)三個實例的系統(tǒng)組成后，通過比較，找出了三者間的共性。通過對共性的研究，提出了一種新的機電一體化系統(tǒng)組成結構

3、，即系統(tǒng)由部件組成，而部件由機械、動力和控制三要素結合而成的方法。此后，進一步給出了部件的劃分原則以及三要素的特性。 再次，提出了機電接口的概念，并給出了機電接口的層次和分類。機電接口可分為人機接口、集成接口和構成接口三個層次。人機接口是人與系統(tǒng)之間的接口；集成接口是系統(tǒng)中部件之間的接口；構成接口是部件中要素之間的接口。集成接口又分為集成動力接口、集成控制接口和集成機械接口。構成接口又分為構成動力接口和構成控制接口。 然

4、后，針對系統(tǒng)的建模問題，運用面向對象的方法建立了系統(tǒng)的靜態(tài)模型和動態(tài)模型。在分析機電接口的基礎上，確定了機械、動力和控制三個面向對象設計的初始類及其相應的屬性和服務。部件類從三個初始類繼承屬性和服務，從而建立起系統(tǒng)的靜態(tài)模型——系統(tǒng)類圖。而在對系統(tǒng)的工作過程和動態(tài)行為進行分析之后，建立起系統(tǒng)的動態(tài)模型。 最后，將ODIMS方法應用于系統(tǒng)實例。運用ODIMS方法，對過濾器反沖洗控制器、油套管接頭計算機輔助測量系統(tǒng)和自動沖飲機三個機