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第一篇机电一体化产品论文范文参考：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.
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第二篇机电一体化产品论文样文：机电系统虚实一体化的创新设计自动化理论与技术研究
20世纪60年代涌现的虚拟现实技术曾引起各国技术界、产业界以及用户的广泛关注并迅速渗透至人们生活的方方面面.近年来,随着虚拟现实理论与技术研究的逐步深入,虚拟现实系统的应用也日趋成熟,围绕如何有效利用虚拟现实技术进行产品设计以及如何科学的进行虚拟现实系统的设计,成为需要着力研究的课题.
事实上,人类诉求设计理论和设计技术的历程由来已久,终极目标是根据设计思维行为规律实现产品设计全过程的自动化,使设计人员真正从繁琐的手工设计中解脱出来,提高设计效率和设计质量,进而增强产品的市场竞争能力.国内外众多学者在设计自动化领域取得了一些令人鼓舞的成就,然而现有成熟的CAD系统仍未彻底解决长期困扰学术界的需求分析、概念设计、功构映射等难题,对符合设计人员正常设计思维的Top-down设计风范和并行设计等问题的考虑仍显不足,因而导致在人机协同、创新能力等方面的支持依旧有限.作为一种行之有效的设计方法,虚拟设计丰富了设计行为方式,提供了崭新的设计表达形式和设计评价理论,能够在产品设计完成之前形成对产品的具体印象和感受,这些均有助于弥补现有CAD系统的缺陷,但从总体上讲,虚拟设计对设计全过程、特别是对设计过程的早期阶段、对待设计机电系统可能具有的虚实结合功能以及对人在待设计机电系统中的功能体现等问题缺乏考虑,产品设计或使用的体验多是主观的、感性的.
兼及众多先进的设计哲理和方法,并结合对传统设计过程的深刻领悟,基于已取得的分解重构原理和概念产品生长型设计过程模型等研究成果,本文从虚实一体化角度立论,提出了面向机电系统设计自动化的虚实一体化概念创新设计理论,在此基础上,针对计算机描述和处理问题的特点,构建了机电系统虚实一体化概念创新设计平台,在此平台下,进行了棉花打包机、数控车削中心、车辆驾驶和腹腔镜手术训练等虚实结合系统的设计实例验证,其中,棉花打包机和数控车削中心虚拟系统已得到济南星科经贸有限公司面向全国职业技术培训的推广应用,腹腔镜手术虚拟训练系统已获得国家专利并已着手开展临床应用.
机电系统虚实一体化概念创新设计理论是对虚拟设计理论的继承和创新.较之虚拟设计,虚实一体化设计理念更能够诠释产品设计自动化全过程,虚实一体化设计理念从哲学的高度回答设计思维本身的虚实结合、人、机协同设计或应用系统的虚实结合、设计或应用系统自身功能上的虚实结合3方面问题,将产品设计理论概括为设计过程的虚实一体化、产品信息的虚实一体化和系统实现的虚实一体化3方面内容.
在虚实一体化设计过程模型的研究工作中：首先提出以质、能、信息一体化设计信息流有序流动的观点剖析虚实一体化的设计过程,即认知领域关于物质的质、能的信息化描述连同信息本身一体化为设计领域的设计信息并在产品设计的过程中有序流动,从而将产品设计自动化全过程中的认知与设计(实践)、人、机协同决策以及设计自身的进化等问题有机结合起来,使虚实一体化设计理念中“虚”的含义得到进一步具体化.然后以虚实一体化设计过程的需求分析阶段作为研究重点,从需求获取、需求理解、协商和评判、需求管理等3个实现环节展开虚实一体化需求分析的研究：(1)定义了机电系统需求分析模型和感知思维模型,并从两者虚实结合的意义上给出了作为机电系统虚实一体化需求分析出发点和基础的机电系统虚实一体化需求分析模型的定义,即满足感知思维模型与机电系统需求分析模型间虚实结合的需求分析模式,形成虚实结合的结构化信息,表达具有虚实结合行为的系统需求.(2)提出了需求链概念,并详细分析了完整产业链对应的需求链构成,将需求链上的4类用户抽象为3类需求源及视点,给出了用户需求,包括用户特征、需求源特征、用户需求信息模型的BNF范式定义,其中,用户需求信息模型以视觉、听觉、触觉和作业需求作为用户公共的需求定义模板,具备针对机电系统虚实结合行为的表达能力,使用户驱动的需求抽取具有良好的启发性和发散性.(3)提出了设计者进行用户需求校验的定性校验项,结合给出的用户元、设备元、对象元、环境元四元组的设计需求拓扑结构定义,从广度和深度上形成设计需求拓扑结构的BNF范式定义和映射规则；采用改进的层次分析法进行需求可行性的定量化分析,具体包括需求的重要性排序、合理范围划定、效益风险评估等；定义了基于分解重构原理的设计需求进化过程中涉及的需求分解重构、间接递归、需求变更等问题的解决规则.
在虚实一体化产品信息模型的研究工作中：首先定义了与机电系统虚实一体化需求分析模型表述一致的机电系统虚实一体化功构设计模型,具体分析了设计空间中概念产品的质、能、信息的信息化表达形式,给出了设计方案、结构和参数等设计信息熵量度量的一般形式.然后确立了基于具有广阔重构空间的功能表面的功构设计信息表达方式,功能表面具有几何、功能双重属性,既描述产品功能又传递结构信息,从而使设计概念迅速过渡到设计结构、设计参数,能够从根本上解决设计自动化领域中棘手的功构映射问题；进一步将功能表面的功能信息扩展至包含电气信息,从而满足产品功能电气化实现的设计趋势,增强对机电系统概念设计的支持能力；建立了适用于基于功能表面分解重构原理的结构创成的产品信息模型,增强产品设计的创新和综合能力.最后就机、电表现出的认识规律上的参照性、设计过程中的相关性以及功能信息表达的一致性等提出了广义机电一体化的设计思想,全面分析了机、电在原理、功能设计上的相似性,给出了机电系统动力学方程统一性的初步证明,一方面使得功构映射更加丰富,设计推理更加灵活,有助于机电系统设计多方案的产生,另一方面能够针对机、电相似性的设计方案建立统一的物理仿真模型；详细划分了系统级、模块级、器件级3级机电系统设计知识体系,基于机电系统设计知识体系实例的推理有助于降低设计后期的重构难度；进一步建立了人、机、环境大系统观下,适用于概念创新设计的广义执行机构子系统、传感检测子系统、信息处理与控制子系统设计模式功能元的知识表达,其中,广义执行机构子系统归纳为4类设计模式,传感检测子系统归纳为3种设计模式,人、机、环境大系统观下的机电系统设计充分体现了虚实一体化的设计理念,虚实结合的表达方式能够支持具有虚实结合行为的机电系统设计.
在虚实一体化设计系统模型的研究工作中：本文虚实一体化设计系统模型的研究侧重点是,在机电系统虚实一体化概念创新设计理论基础上构建机电系统虚实一体化概念创新设计平台,实现对机电系统虚实结合功能的设计支持.
分析了机电系统用户元、设备元、对象元、环境元等功能四元组中用户元与设备元间以及设备元、对象元、环境元间虚实结合功能的设计表现,给出了虚实结合机电系统虚拟功能引入的判据；提出了用户元与设备元间的虚实结合,即人、机功能合理分配的设计依据,将人的功能纳入待设计机电系统统一考虑；系统归纳了人机界面虚实一体化设计元素,定义了人机界面柔性化设计的基本步骤；结合上述规则,拟定了机电系统虚实结合功能设计方案的评价要素集,采用二级模糊综合评价方法进行设计方案的定量化评价.
构建了支持虚实结合机电系统设计实现的机电系统虚实一体化创新设计平台,设计平台由DARFAD设计环境和Web设计环境组成.DARFAD设计环境采用基于接口的方法进行复杂机电系统的多领域建模,包括：基于Pro／Engineer ECAD的PCB设计,建立了9类电子元件*库,解决MCAD与ECAD间的设计转换；基于Matlab／Simulink的行为性能仿真,尝试基于VRML接口进行虚拟系统动态特性仿真.Web设计环境为基于VRML和Java的Web嵌入式可组态机电系统虚拟平台,实现了机电系统电气控制的三维组态.
第三篇机电一体化产品论文范文模板：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.
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.
第四篇机电一体化产品论文范例：广义执行机构概念设计中的计算机辅助分析方法与技术研究
概念设计是设计的初期阶段,同时又是设计中最重要且最具有创新意义的阶段.据统计只占成本5%左右的概念设计阶段决定了产品成本的85%,产品设计质量的70%以上.另一方面,随着现代机械的发展,机构不仅仅是具有确定运动的构件系统,且构件也不再仅仅是刚性杆件,而是具有更广泛意义上的广义机构.广义机构是实现可控制运动或不可控制运动的驱动元件和由刚性、非刚性构件组成的运动链两者的集成体.由于机电一体化产品的本质最终是完成运动与执行功能的机器,所以广义执行机构是机电一体化产品的核心部分,对广义执行机构概念设计理论及实现方法的研究具有十分重要的理论意义和潜在应用价值.
产品功能贯穿设计过程的始终,任何阶段的设计活动都应该围绕这个主题进行.本文从计算机辅助分析的角度,通过建立描述性的概念设计过程模型,旨在对其中若干关键内容计算机辅助技术的研究,为广义执行机构概念设计的实现提供计算机技术支持.根据以上研究思路,本论文主要进行了以下几方面的研究:
1.研究了计算机辅助广义执行机构的概念设计过程模型.采用分层细化的方法描述了不同阶段设计人员的工作任务,以及计算机辅助实现的技术支持,建立了计算机辅助广义执行机构的概念设计过程模型.对该过程模型的特点、相关研究的方法以及有关的支撑技术进行了详细阐述,为概念设计研究提供了设计方法和指导.
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2.首次提出了一种用户对产品功能需求的定性及定量分析方法.将产品功能需求分为基本功能、规范功能和兴趣功能三类,在定性分析方面,运用模糊聚类分析方法对散乱的需求信息进行合并归类,在定量分析方面,采用由AHP法、熵值法和均方差法组成的主客观综合赋权法分析不同功能需求指标重要度的权重,并利用回归分析、灰理论和BP神经网络建立的组合预测模型预测功能需求重要度的变化.以上提出的集成化方法为分析和预测产品功能需求重要度提供了决策手段与方法.
3.研究了计算机辅助功能表达方法.为了便于设计者在功能求解之前对功能表达信息进行交换,提出基于XML和RDF的广义执行机构功能表达方法,该方法将功能信息分为数据和语义两个部分,通过定义这两部分模型的数据结构,采用XML实现对产品功能的数据化表达,采用RDF实现对产品功能的语义化表达,并引入功能基来描述功能语义中的动词和名词.同时,采用Hirst-St-Oneg语义相似度计算方法,将其他功能分类方法中的词语转换为同义的功能基词汇.
4.研究了广义执行机构的知识库建模方法.提出了基于知识库的广义执行机构功能求解框架,以分类和编码方式对广义执行机构对象进行了知识描述,在此基础上,采用关系数据库构建了功能元知识库,功能映射知识库和机构知识库的结构模型,通过将复杂数据分解到几个简单的表中,并建立表与表之间的关系,以检索另一个表中的关系记录中的数据.最后,设计了推理机的混合推理流程,并对其进行了说明和讨论.
5.创建了广义执行机构对象的仿真模型库.建立了基于Matlab软件Simulink及SimMechanics工具箱的辅助广义执行机构方案仿真分析验证的仿真模型库,该模型库具有节省模型搭建时间、符合规范和容易识别的特点.与从底层的基本元件模块建模相比,该模型库的优点在于采用了面向对象的参数化封装方法,提高了仿真模型的建模效率.
最后,在剖析现有概念设计软件的基础上,吸取了它们在知识库检索技术、用户域到功能域的映射技术和知识分层存储技术上的可取之处,确定了广义执行机构概念设计方案生成的内容,选择和讨论了各种软件工具的适用性,给出了软件模块集成的关键技术和实现方法,最终初步构建了广义执行机构功能设计软件平台FDPGEM.根据某新型援潜救生船的船载移动执行机构的设计要求,使用FDPGEM软件平台并对其进行了仿真分析,并提出了改进设计方案的策略.
第五篇机电一体化产品论文范文格式：机电一体化系统集成的研究与研制
针对当前机电一体化产品或系统的开发大都基于经验和技巧的状况,深入研究机电一体化理论,用统一的理论体系作指导,对提高机电一体化设计水平有重要意义.文中尝试着从集成的角度出发,以现代设计方法学为指导,将机电一体化设计中的局部集成设计方法加以总结、概括,形成了统一的以系统整体优化为目标的机电一体化集成方法.同时还相应设计了信息流图模型来表达复杂的机电一体化集成.
本文主要以研究和应用机电一体化集成方法为主,结合光电数控火焰切割机的研制,实现了数控系统、光电跟踪系统、高度调节系统的开发和集成.在局部环节的集成中,着重研究了控制系统的集成方法——开放体系结构和结构化设计方法,同时在实践的基础上,进一步提出了柔性化接口设计和控制流表格描述来补充和完善它们. 本文为了在线条跟踪时达到高速高精度的跟踪性能,从系统整体优化的角度出发,运用机电一体化集成策略,成功地实现了机、光、电的深度集成,有效地提高了跟踪效果. 因为钢板表面不平整和切割过程中钢渣的堆积,所以加工过程中割炬与钢板之间的距离是不恒定的.变化的距离直接影响了钢板切口的光洁度和精度.本文提出了基于电容传感器的自平衡式调节原理,实现了割炬与钢板之间距离的恒定,从而有效地提高了切割的质量. 通过以上的研究工作,初步形成了一个较为完整的基于集1999年上海大学博士学位论文成观点的机电一体化开发研制策略,同时也对其他机电一体化系统的开发和研制提供了一个可供借鉴的参考模型.此文是一篇机电一体化产品论文范文,为你的毕业论文提供有价值的参考.
机电一体化产品引用文献:
[1] 机电一体化产品学论文题目 机电一体化产品论文题目怎么取
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[3] 机电一体化产品论文提纲模板 机电一体化产品论文大纲怎么写
