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第一篇机电一体化论文范文参考：基于联合仿真的机电液一体化系统优化设计方法研究
机电液一体化系统是一个多学科交叉、技术密度高的复杂系统,主要包括机械、液压、控制等子系统,其子系统间存在着相互作用、相互影响的耦合关系.机电液一体化系统涵盖多个学科内容,不仅包括传统的结构力学、流体力学、控制理论、人工智能等,也包括现代的人机工程学等.对于机电液一体化系统,如采用传统设计方法,运用各子系统或学科顺序设计方法进行设计,忽略了各子系统或学科之间的相互影响和耦合作用,使设计结果常常不是最优解,而且设计效率低、周期长,设计成本高.机电液一体化系统的设计具有明显的“多学科”特点,属于典型的多学科设计问题.随着现代结构力学、流体力学和控制学等理论的不断完善和计算机科学技术的迅速发展,人们能够采用更高精度的模型进行子系统或学科分析与设计,各子系统或学科设计均取得了长足的进步.因此,如何综合协调各个子系统进行多学科设计已成为机电液一体化系统设计的关键问题.
多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization, MDO)是在复杂系统的设计过程中集成了不同学科的知识、分析与建模理论以及计算方法,采用有效的优化策略,充分体现了学科间的相互作用而产生的协同效应,获得整个系统的最优解.多学科设计优化是一种充分利用和考虑系统所涉及的多学科间的相互影响和耦合作用、使整个系统的综合性能达到最优的设计优化方法.多学科设计优化技术是利用合适的优化策略去组织和管理优化设计过程的基本思想,通过分解、协调等方法将整个系统分解为若干与当前工程设计组织形式相一致的子系统,以达到可以充分利用现有的各学科分析设计工具手段,在分布式计算机网络上利用各学科或子系统现有的知识与经验,对系统进行整体设计的目的,从而缩短系统设计周期,降低产品开发成本,有效提高产品竞争力.
由于多学科设计优化问题常常具有设计变量和约束条件的类型复杂,数量巨大,各部分、各子系统之间存在着互相耦合等特点,导致很难建立优化模型并且难以找到有效的优化算法.多学科设计优化存在两类耦合因素：一是多个领域都需要对其进行优化设计的变量,即系统变量或交叉变量；二是某个领域计算的结果作为另一个领域的输入,即相关变量或耦合变量.机电液一体化系统的设计涉及到机械、液压和控制等学科,包括了整体方案与结构参数的优化、系统性能的综合优化,难以解决设计全局和全过程的问题.机电液一体化系统的优化能否得到圆满解决,主要取决于能否建立合理的优化模型和选择适合于优化模型的有效优化算法.
因此,本文引入在航空领域迅速发展起来的解决复杂系统设计与优化的多学科设计优化方法,对机电液一体系统的优化设计方法进行了较全面的研究,探讨多学科优化方法在机电液一体化系统设计中应用的可行性和适用性.论文以机电液一体化系统设计优化模型与优化算法为核心,包括机电液一体化系统设计优化方法的分析、优化模型的建立与简化、寻优策略、联合仿真技术应用研究、集成优化平台的搭建、并联机器人系统优化等.论文的主要工作包括以下几个方面：
1、机电液一体化系统设计优化模型构建与简化
针对机电液一体化系统总体设计的特点,将机电液一体化系统划分为机械、液压和控制等3个相对独立的子系统.在子系统分析的基础上,建立了各子系统的数学分析模型,提取了设计参数,明确了各子系统的输入和输出参数以及它们之间的相互耦合关系,构建了机电液一体化系统的优化模型.对近似模型技术进行了研究,将二次响应面和kriging近似模型应用于机电液一体化系统的优化设计中.研究表明,在机电液一体化系统优化设计中,采用近似模型替代原有复杂的、高精度分析模型进行优化迭代计算,大大减少了优化计算量,有效提高了计算效率,解决了机电液一体化系统优化中的计算瓶颈问题,具有较强的工程实用性.
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2、机电液一体化系统设计优化模型寻优策略与算法研究
对现有的优化方法和优化算法进行了分析研究,并应用不同优化方法、单—优化算法以及不同优化算法组合对建立的机电液一体化系统优化模型进行优化分析.研究表明,传统优化算法优化时间短,对于单峰问题优化效果较好；对于多峰问题,智能优化算法优化效果较好,但优化时间较长.因此,选择全局探索+局部寻优的混合优化策略对机电液一体化系统优化模型进行优化,首先采用全局智能优化算法搜索确定最优值范围,再用局部传统优化算法获得最优解.通过实例验证,采用混合优化算法,快速高效,精度高,而且获得的是全局最优解.
3、基于联合仿真的机电液一体化系统集成优化平台的构建
提出了机电液一体化系统仿真优化一体化思想与实现方法,研究了CATIA、 ADAMS、ANSYS、MATLAB软件之间的接口,基于优化软件ISIGHT软件平台,集成了CATIA、ADAMS、ANSYS、MATLAB软件,搭建了机电液一体系统的仿真优化平台,有效地利用了CATIA软件的虚拟样机建模、AMESim软件的液压系统建模、ADAMS软件动力学仿真、ANSYS软件静力学分析和MATLAB软件控制仿真的功能以及ISIGHT软件的集成优化功能,实现了基于联合仿真的机电液一体化系统集成优化.通过实例验证,表明采用搭建的基于联合仿真的机电液一体化系统设计优化平台进行优化是可行的,结果是可靠的.
4、并联机器人系统的仿真优化
在搭建的仿真优化平台上对并联机器人进行联合仿真和集成优化研究.通过仿真优化验证了机电液一体化系统近似模型和优化算法的有效性,显著降低了整个系统设计优化模型优化的计算时间,大大提高了系统设计效率.
第二篇机电一体化论文样文：机电一体化产品虚拟样机协同建模与仿真技术研究
机械工程与电子计算机、自动控制的协同集成,组成了种类多样的机电一体化(Mechatronics)产品或系统.这类产品在开发过程中常常会涉及到多个学科领域专家的协作,虚拟样机技术正是解决多专家协同设计的有效途径,同时,基于虚拟样机的设计思路也是解决机电一体化产品前期概念设计需求的有效方法.
本文在分析机电一体化产品设计对虚拟样机技术需求的基础上,论述了虚拟样机设计原理、关键使能技术,进行了机电产品虚拟样机协同仿真支撑环境体系结构及其实施技术方法的探讨,着重研究了广义执行机构子系统动力学建模与仿真的原理及应用,机械-控制协同工作机制,仿真模型库组织结构及构建方法,以及机电一体化产品分布式协同仿真的基本原理和实现框架.论文的主要研究成果与特色如下： (1) 在分析机电一体化产品的组成与特点的基础上,阐述虚拟样机在机电一体化产品设计中的应用,包括设计方法、设计流程、机电虚拟样机的构成及特点等；并提出了一种基于虚拟样机技术的机电一体化产品设计闭环模型. (2) 在分析机电一体化产品功能模型基础上,提出了一种将机电一体化产品按功能组成划分为广义执行机构与控制子系统的两子系统论,这样划分突出了机电一体化产品广义执行机构与控制的协同、集成特性；并对产品虚拟开发的过程模型进行描述,在此基础上,提出了一种面向机电一体化产品设计需要的虚拟样机支撑环境体系结构. (3) 作为动力学特性建模与仿真分析的基础,分析了广义执行机构中驱第三篇机电一体化论文范文模板：磁悬浮精密定位工作台机电一体化CAD/CAE集成研究
本文综述了微电子制造设备发展趋势及其精密工作台如光刻机工作台的国内外发展现状及磁悬浮技术研究进展,简要介绍了光刻机工作台主要功能、技术指标要求、组成及关键技术,概述了磁悬浮技术及直线电机驱动的工作原理,着重研究用机电一体化CAD／CAE集成技术设计、分析磁悬浮精密定位工作台的方法,阐明了应用CAD／CAE技术研制磁悬浮精密定位工作台的现实意义.
将磁悬浮技术和直线驱动技术相结合,采用CAD／CAE技术手段设计研究了一种新型磁悬浮精密定位工作台,它是针对微电子行业IC芯片制造设备如光刻机而研制的快速步进、精密定位机构,是创新性研究.利用磁悬浮技术将工作台悬浮在倒F导轨上,消除了导轨的摩擦和磨损；直线电机无接触驱动实现了工作台的精密定位.采用CAD／CAM／CAE软件Ugnx1.0对光刻机六维磁悬浮定位工件台进行三维屏幕样机概念设计,结构布局合理.为了对磁悬浮定位工作台的工作原理、性能进行深入研究,从基础作起,本文主要对磁悬浮定位平台原理样机进行了机电一体化CAD／CAE研究,进行了原理样机的虚拟样机设计,机构运动分析仿真和干涉检查,将三维转成二维,进行CAD详图设计,并在CAD结构设计基础上,进行了电磁场分析、有限元力学分析、原理样机制作和实验测试. 本文对磁悬浮定位平台进行了电磁场分析,推导出磁悬浮系统不计漏磁的简单磁路、磁力计算公式和原理样机所采用的开磁路直流直线电机推力及磁通密度计算公式,为设计、分析及控制提供参考.由于存在漏磁,用公式的解析法计算有很大的误差,因此本文采用有限元法(FEM)来计算磁悬浮系统磁场分布,从而计算磁力,通过用ANSYS7.1软件进行有限元电磁场分析计算,得到平台稳定悬浮时电磁线圈所需电流、悬浮气隙等控制参数,由于设计的磁悬浮系统为非轴对称结构,采用2D磁场分析有一定的误差,而采用3D电磁场分析更接近实际.结合磁悬浮控制试验,验证本文建立的有限元模型正确性及3D电磁场分析模拟的准确性. 在ANSYS软件进行电磁场分析的基础上,将磁力计算结果调入CAE软件MSC PATRAN／NASTRAN中,磁力计算与结构力学耦合计算,有效地进行磁悬浮工作台静力学分析和动力学分析,合理地评价了磁悬浮移动平台的性能.分析结果表明,磁悬中国科学院博士学位论文:磁悬浮精密定位工作台机电一体化CAD/c AE集成研究浮移动平台在稳定悬浮状态下具有较高的动态刚度.进行了磁悬浮原理样机的模态试验,通过有限元分析和试验结果比较,证明了本文所建立的磁悬浮定位平台有限元模型是合理的,提出的评价方法和分析结果是正确的. 通过有限元分析与原理样机试验,找出了薄弱环节,对结构进行改进和优化设计.本文提出的机电一体化以D/以E集成设计分析方法,对解决精密快速步进定位等关键技术问题,缩短磁悬浮工作台研制周期,降低成本,起到了非常重要的作用.而且,该研究为机电产品设计尤其磁悬浮产品或直线电机设计提供了一种新的思路.第四篇机电一体化论文范例：新型压力反馈氮爆式机电一体化液压碎石冲击器系统研究
本文在分析国内外液压碎石冲击器技术现状的基础上,突破传统的冲击器工作模式,首次推出了采用以氮气腔压力作为反馈压力的氮爆式机电一体化液压碎石冲击器.新型冲击器在工作原理、结构方式、控制方法、检测手段等方面的一系列创新使得其成为一种具有时间柔性、空间柔性、对象柔性、环境柔性、互换柔性、软件柔性等多种柔性品质的柔性冲击器.它可实现冲击能、冲击频率的独立无级调节,能够根据工作对象物理性质变化自动调整冲击输出参数,实施柔性冲击,具有智能.文章在建立了新型冲击器的非线性数学模型的基础上,进一步建立了新型冲击器的面向对象的仿真模型,并对压力反馈氮爆式液压冲击器系统进行了仿真研究,系统、深入地研究了冲击器系统各参数对冲击器工作性能的影响,从中获得了有关对压力反馈氮爆式液压冲击器运动规律性的认识.文章突破传统的冲击器测试方法,首次提出用于冲击器输出参数测量的气压法,很好的解决了传统测试中许多无法解决的矛盾,可方便地用于各型冲击器的在线测试.文章还首次提出以活塞冲击反弹时引起的氮气腔压力变化率转化为活塞速度并以此作为对工作介质物理特性变化的判断依据,从理论和实践两方面验证了这一判断的可行性.本文还建立了新型液压冲击器的单片微机控制系统,并运用模糊控制策略,实现了对新型冲击器的工作输出参数进行模糊控制.按照文章所确定的设计理论,研制出了新型冲击器原型机DBS-500,在其基础上进行了大量的实验.实验结果表明新型冲击器达到了设计目的,实验采集的数据所反映的压力反馈氮爆式机电一体化液压冲击器的运动规律与仿真所获得的规律一致,证明了理论研究的正确性,实验达到了预期效果.
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第五篇机电一体化论文范文格式：机电一体化系统方案生成及优选研究
系统方案的生成具有较高的创新层次.现行的机电一体化系统方案设计基本上是依赖于设计者的经验,并没有形成科学的设计方法,因此,如何从依赖经验的设计进化为遵循科学理论和方法的设计是产生创新方案的关键.
本文以实现工作机功能的机电一体化系统为研究对象,对机电一体化系统方案创新设计理论与方法进行了系统、深入的研究,主要就以下六个方面进行了研究:
1.构建了机电一体化系统功能结构
不同技术系统对“功能”这个术语的理解和描述在物理效应、物质/能量/信息的变换以及数据运算间的逻辑关系等方面差异很大.构建了机电一体化系统的功能结构,提出、阐述了机电一体化系统的若干基本特性和诸特性间的关系,以及机电一体化系统设计的若干原理,从而为进一步提出系统设计模型和方法奠定了基础.
2.阐述了机电一体化系统逻辑结构,提出了基于机电单元的机电一体化系统方案设计过程模型及三子系统设计方法
认为机电一体化系统本质上是现代机械系统.从功能出发可将机电一体化系统划分为控制和执行两大功能模块.机电一体化系统具有单元级和系统级逻辑结构.提出基于机电单元的机电一体化系统方案设计过程模型,以及三个子系统的设计方法.用单元化设计思想——控制功能分散和控制回路独立,来进行机电一体化系统设计,选用适当的配套部件加以实现,是快速、高效、可靠地开发机电一体化系统的有效途径.
3.提出了机电一体化系统方案生成推理进程模型及计算机辅助求解策略
基于变换功能的层次性和目的功能(效应)的多元性,建立了变换功能和目的功能(效应)特征模型,提出了针对机电一体化系统创新方案生成的功能空间拓展及推理规律.提出了一种变换功能、技术、目的功能、作用原理解循环求解的计算机辅助方案生成进程模型,在此基础上提出了适用于计算机处理的方案生成与/或树形式化表达方法,探讨了相应的求解算法.
4.提出并阐述了机电一体化系统方案优选的信息量原理
将公理设计的基本原理(尤其是信息公理)应用于机电一体化系统方案优选过程,对广泛存在于设计过程中的不确定性进行了深刻阐释.
基于机电一体化系统功能、状态的定性、定量双重属性和时变本质,提出了基于信息量的功能需求、设计参数、机电一体化率、控制效率等概念,以及机电一体化系统方案优选的一系列原理:时域参数控制原理、信息量大优先原理、最大控制效率原理,从而为有效改善机电一体化系统的性能、选择较优设计方案提供了新的思路.
5.阐释了面向对象的机电一体化系统方案表达方法
针对以往机电一体化设计文献过于强调系统物理结构和物理行为、忽视系统逻辑结构和逻辑行为的现状,本文用面向对象思想对机电一体化系统的结构、行为和原理方案解进行了阐释.
机电一体化系统的逻辑结构可以由面向对象的参考模型或基于统一建模语言(UML,Unified Modeling Language)的类图来进行表达,为了描述对象(以及系统与环境)间的接口(通讯)行为,使交互可视化,应用消息序列图(MSC, Message Sequence Charts)来表达机电一体化系统逻辑行为.在此基础上,以CD播放机为实例,应用统一建模语言和消息序列图对机电一体化系统各主要子系统/组件的原理方案解进行了全面的表达.
6.应用实例
深入研究了快速成型机(激光分层实体制造系统、熔融挤压成型系统)、激光影碟机等典型机电一体化系统的方案设计及优选,对提出及拓展的各种理论及方法进行了验证.
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机电一体化引用文献:
[1] 电大机电一体化论文选题 电大机电一体化论文题目如何定
[2] 关于大学专科机电一体化的论文题目 大学专科机电一体化论文题目选什么比较好
[3] 机电一体化专科学论文选题 机电一体化专科论文题目怎么取
