機電一體化系統的聯合仿真技術研究

摘 要：隨著科技的不斷發展，機電一體化系統得到了極大的完善，在現代化機電產品中，功能越來越全面，智能化程度也越來越高。隨著自動化技術、智能化技術的不斷發展，現代機電產品逐漸體現出了智能化、自動化、集成化等優勢，在應用過程中，對于人類的依賴越來越少。由于一些機電產品工作環境較為特殊，因而在發生故障時，無法由人類進行維修。因此，通過對機電一體化系統聯合仿真技術的應用，對于現代機電產品的發展和應用，都有著較大的技術。

關鍵詞：機電一體化系統；聯合仿真技術；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.161

0 前言

在當前社會中，機電一體化是一項十分重要的技術，在各個領域當中都得到了十分廣泛的應用，尤其是在一些細微加工當中，機電一體化系統更是發揮出了重要的作用。而在機電一體化系統當中，對聯合仿真技術進行應用，能夠實現對系統的建模設計，從而提升機電一體化系統的發展水平。隨著該領域當中相關研究的不斷深入，聯合仿真技術在機電一體化系統當中將會得到更為良好的應用，從而更好的提升機電一體化系統水平。

1 機電一體化的主要特點

在機電一體化系統當中，具有自動化、智能化等優點，通過對多種電子技術的應用，使得系統具備了更好的信息控制和處理功能。通過融合電子軟件和機械裝置，能夠穩定的運行系統，再配備知識豐富、技能扎實的專業技術人員進行操作，能夠有效的提升工作效率，同時也推動了機電一體化系統的更高發展。不過，在機電一體化系統的運行但中，難免會發生一些難以預料和提前防控的故障問題。其中很多故障都會產生一個漸進的過程，經過有效的修復和處理，才能夠確保系統的良好運行[1]。而由于一些原因的限制，很多故障都無法依靠人工檢修來完成。基于此，產生了聯合仿真技術，將其應用在機電一體化系統當中，能夠對系統中存在的問題和故障進行自動監測。對仿真技術和容錯技術進行應用，能夠對產品性能進行提升，同時使產品具有更為良好的可靠性。機電一體化系統在應用聯合仿真技術之后，其故障率大大降低，使用壽命也有所延長。

2 仿生硬件容錯研究現狀

在機電一體化系統當中，具有很多方面的復雜功能，而通過對仿生硬件容錯技術的應用，能夠對電路系統的情況進行檢測，基于過去的硬件容錯技術，對仿生理念加以運用，從而動態監測系統，自動的發展和修復系統中存在的問題。通過優化和改進傳統的容錯技術，機電一體化系統能夠實現良好的自我修復。在機電一體化系統中，對于仿生學技術的應用，主要是受到了自然界的啟發，融合硬件設計、自然計算等技術，能夠得到仿生硬件，隨著聯合仿真技術的不斷發展，其在機電一體化系統中也得到了越來越廣泛的應用。根據外部環境的概念，仿生硬件能夠隨之調整自身結構，從而對外界環境進行更好的適應，發揮出良好的自我修復功能。在仿生硬件容錯的應用當中，通過對進化的放生特性的應用，發揮出了傳統機電一體化系統無法發揮的作用，因而取得了十分良好的應用效果。

3 仿生硬件容錯技術的發展思路

3.1 胚胎型仿生硬件實現容錯的措施

在仿生硬件當中，胚胎型仿生硬件是最主要的類型之一，其中包含了線軌、開關陣、胚胎細胞等部分。根據連線控制信號，由開關陣對開關的閉合與線軌中線段的使用進行控制。在胚胎細胞當中，主要包括存儲器、I/O換向塊、直線連接、控制模塊、可編程連線、功能單元、坐標發生器等部分。在實際應用中，配置數據位串保存在存儲器當中，結合坐標發生器的計算結果，以及細胞狀態，在配置位串中提取一段經譯碼后，再配置相應的功能單元和細胞換向塊。根據細胞最近兩側的鄰居細胞坐標，發生器對其坐標進行分配[2]。I/O換向塊能夠提供控制信號，滿足細胞功能單元的可編程連線需要。功能單元對n輸入的布爾函數加以實現，對細胞的相應功能加以實現。功能單元間，通過直接連線實現通信，開關陣通過可編程連線對控制信號進行傳遞。

3.2 胚胎型仿生硬件的容錯體系結構和容錯原理

在機電一體化系統當中，利用聯合仿真技術對故障細胞進行容錯，可以采取行列取消或細胞取消的方式，對有錯的單元位置進行記錄，重新進行布線，從而用備用單元進行替換。在行列取消中，將出現差錯的細胞整個行列中的細胞全部取消，然后由其相鄰行列的細胞替代。也就是說，如果一個細胞出錯，其所在的行列將移動到備用行，繼續完成相應的工作[3]。在細胞取消當中，對故障細胞用備用細胞進行替代，如果某一行出錯的細胞數量超過了備用細胞數量，將會整行取消細胞，然后利用備用行對相應的功能進行發揮。在胚胎型仿生硬件容錯當中，錯誤檢測具有重要的基礎性作用。在硬件容錯當中，通常采用的冗余容錯方式主要是通過三模冗余和多數表決器電路來實現相應的細胞功能單元。

4 結論

在當前的社會當中，隨著機電一體化技術的不斷發展，在電子工程發展的過程當中，通過對智能化控制手段、信息技術等技術的應用，形成良好的機電一體化系統。而在機電一體化系統的實際應用當中，聯合仿真技術是一項十分重要的技術，該技術的應用，能夠解決機電一體化系統運行中出現的很多問題，通過有效的仿生硬件容錯，更好的確保機電一體化系統的良好應用。

參考文獻：

[1]楊艷妮，韓明軍，張志宏，楊崇喜，李廣軍.機電液一體化系統聯合仿真技術研究[J].液壓氣動與密封，2013（12）：15-17.

[2]胡勝心，王浩，戴振東.機電液一體化仿真在腿式液壓機器人設計中的應用[J].機械設計與制造，2015（01）：152-156.

[3]查娜，李國華.機電一體化系統多能量域集成產品建模與仿真技術分析[J].科技資訊，2015（05）：225.

作者簡介：余夢含（1993-），男，本科，研究方向：機電一體化。