论文基于SysML的机电系统建模和设计方法是关于对写作机电系统建模论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文机电系统建模论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
摘 要：介绍了一种支持复杂系统设计过程的建模方法,现代工业应用中主要挑战是在设计过程中进行相关数据的整合.即使使用高层次的抽象来管理这个数据,并“作为一个整体”分析整个系统,设计师还需要保留系统所有低级别的信息,以便能够在今后进行优化和修改.这里提出的解决方案是使用层次模型,在每一个不同层次抽象地描述系统,并安排其以这样一种方式尽可能容易地使每个层次与其他层次有关系.
关键词：计算机辅助工程；系统建模语言；统一建模语言；面向对象
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.162
1 引言
面向对象（OO）的方法和工具,使程序员能够在短时间内建立复杂的软件系统,同时保证高级别的可维护性.OO技术达到标准化出版的统一建模语言（UML）[1],制造系统正变得越来越复杂,许多研究者的开发正努力寻找新的设计解决方案来管理这种复杂性.
在本文中,目标是用SysML[2]提供机电制造机械建模和设计的方法,作为整合与组织层次结构模型来描述系统所有方面的一个手段.说明如何利用SysML在不同模型之间建立明确的关系,以获得制造系统的理解和相关表示.
2 所提出方法概述
2.1 模型的层次结构
三个主要层次的模型对于建模和设计制造机是必要的：
（1）细节层次.是传统建模活动的结果,其中每个子系统的行为是准确地模拟使用最好的工具,这可能会产生高的计算需求,如有限元/多体模型（高维模型）,因为它们对于捕捉子系统的内部动态可能是必要的.（2）整体层次.分析整体的全部动力学是必要的,通过接口与每个代表单个子系统的其他模型得到整体模型.有时,在细节层次上开发的模型在这个层次上可以重复使用,并成为整体模型的一部分.在高维子模型的情况下,以减少它们的低阶近似是可行的,这是足够忠实于再现的操作条件的子系统行为.（3）高层次模型.一旦模型的集合被安排在细节和全局的水平,我们得到这一个层次的模型.为了管理这个结构,一个高层次的模型是必要的.它将被用来描述一个功能和需求层次的系统,它也将包含需要驱动开发活动的来自整体和详细水平的所有信息.每个子模型是一个组件,可以是物理或软件的详细建模过程的输出.集合接口的子模型形式的整体模型（例如机器的一部分）,可能与其他整体模型形成层次结构模型.高层次模型描述模型的层次结构方式.陈述一个高层次的系统模型,通过从系统角度明确模型间的关系.这种高层次的模型将使用SysML开发,与其特有的功能和物理/机电系统建模相关.
2.2 设计过程
高层次模型是在问题定义阶段一个多步骤的过程产生的（图1）,以验证阶段的每一个步骤结束时确保设计活动是连贯的.
高层次模型是描述系统的一组图.该系统被描述的细节层次称为模型的细化级别.一个系统最一般的描述称为第一次细化,它是设计过程的起点,在这里只有核心概念和机器的一般结构被完全定义.然后逐步向这个模型中添加细节获得其他级别的细化,直到呈现出产生所有需要信息的一个完整性的可执行模型.
一旦一个替代达到其最终的细化级别,建模过程应该能够产生高维模型和整体可执行模型,组成系统的虚拟原型,所有的信息必须在系统的详细设计阶段呈现.验证然后确定原型,一个合适的控制策略程序,是能够满足所有要求列出的项目,这是相当于,问题的定义阶段结束.成功的虚拟原型,然后选择成为机器的物理原型.
3 案例研究
利乐包装解决方案公司的包装机包装部分的主要活动是开发无菌包装系统,为了满足典型的无菌包装的强大的质量/法律要求,对灌装机采取了创造性的选择：开发滚动-进给（相反,空白-进给）系统.一卷包装材料灭菌的过氧化物浴在无菌室内,然后折叠（纵向）密封在管中,充满了产品最终成形,剪切（横向）封装到单个包.
系统在分解下,成形过程中的核心部件,被称为颚系统单元（JSU）.本机模块基本上是由两个三自由度并联机器人细胞组成：每个机器人的两个关节,分别叫做颚和叉,移动由伺服电机通过皮带轮连接而实现.颚和叉的速度的差异导致双方的下巴打开和关闭,这使两个机器人折叠和形成单独封装的管状包装材料,填满来自上面的细胞的产品.第三个自由度由一个伺服驱动机械的“手指”安装在每一个下巴,确保轻微调整到管位置,以确保在管上的图像将出现在包装上正确的位置.伺服电机移动组件的组称为驱动装置及其驱动通过SERCOS总线连接到可编程逻辑控制器（PLC）同步运行到机器发生的其他过程.
每个机器人还安装一个密封装置（一个电感,能将熔化的聚乙烯涂层和密封包装的铝箔横向产生涡流电流）和两个液压缸：首先应用于包装材料的压力是密封工艺的需要量；二是刀割管成单独的包,一次由两个机器人释放,落在底部输送带.
4 结论
证明了面向对象的方法如何生成一个高层次的,复杂系统的全局描述.利用SysML的架构,制定了迭代设计过程,描述了包装机应用例子阐述了这种方法.未来发展应解决这种方法目前主要的局限性,主要的新语言SysML和软件工具的成熟度为：这些问题实际上是密切相关的,作为有效的工具来开发一个用户社区的必要前提,而这又是能力,一旦一一确定“临界质量”达成,引导市场走向一个给定的标准,一个更广泛的支持.
参考文献：
[1]G.Booch,J.Rumbaugh,and I.Jacobson,The UML User Guide. Addison-Wesley,2000.
[2]“The SysML Specification,v 1.0,”ailable at http：//www.syl.org.
总结:本文关于机电系统建模论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
参考文献：
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