機電一體化系統建模技術與仿真軟件的研究與分析

胡鍇

摘要 目前，機電一體化系統建模技術已經得到了充分的發展，加強對仿真軟件的研究也成為機電行業發展的重要一部分。在對機電一體化系統建模技術以及仿真軟件進行研究與分析的過程中，能夠提高機電一體化程度，促進機電行業的有效發展。文章對機電一體化系統建模技術的對象、混合方法等進行了有效的研究，有效的分析了機電一體化系統的理想建模環境。

【關鍵詞】機電一體化 建模技術 仿真軟件研究分析

機電一體化的概念是由日本的Yaskawa公司最先提出來的，隨著科學技術的不斷發展，機電一體化技術也經歷了一個漫長的發展階段。在發展的過程中，機電一體化在漫長的發展過程中，逐漸由簡單的機械組合發展成為多領域以及多成分相結合的技術，這也使得市場上的機電一體化產品逐漸成為了主流產品。現階段，市場競爭已經變得越來越激烈，為了能夠更好的迎合客戶的需求，需要加強對機電一體化系統建模技術的研究。

1 關于機電一體化技術的建模方法

1.1 鍵合圖建模

鍵合圖建模方法是經常使用的一種機電一體化建模技術，這種建模技術在混合系統建模的過程中會經常使用，它能夠針對圖形描述完成對機械系統的建模過程。這種建模方法最早開始于上個世紀50年代末。Henry Paynter對建模基本思想進行了有效的建立，在這之后，Dean C.Kamopp又對該理論進行了有效的發展，進而成為比較成熟的鍵合圖理論。這種建模方式最早被應用在機電一體化系統建模過程中。在眾多的鍵合圖模型中，所使用的的基本圖形元件大致能分成9類，各個元件之間主要是通過能量鍵進行有效的鏈接，并在每一個能量鍵上表明箭頭，箭頭指示功率的流向，鍵合圖建模的重要基礎就是能夠加強能量流與能量流之間的交換，這在機電一體化系統建模過程中得到了充分的應用。

1.2 方塊建模

這種形式的建模方式主要是由控制學科中逐漸演變而來的，這種建模方式能夠對信號流進行有效的輸出和輸入，這樣就能夠在輸入和輸出的過程中有效的完成建模工作。方塊圖建模主要由大量的控制模塊組成，并利用現階段的和諧模塊進行有效的鏈接，這樣就能夠利用模塊來表達輸出和輸入的函數關系，這種建模方式的優點就是能夠利用前饋模塊進行有效的反饋，進而利用模塊來完成對機電的有效空時，進而有效的將機電一體化控制應用在建模技術當中。

1.3 面向對象進行建模

上個世紀70年代左右，Hilding Elmqvist提出了利用袋鼠方程式來對物理系統面向對象進行有效的描述。一般情況下，面向對象的建模具有一定的繼承性、層次性和數據封裝的重要特點，這樣就能夠對模型進行有效的重用，也能夠盡量避免錯誤現象的發展。在面向對象建模的過程中，其實質是能夠對相關對象進行有效的描述，并在描述之后對相關的對象進行封裝，這樣就能夠將其作為一種圖標的形式進行保存，這樣的圖像就被稱之為對象圖。所以，面向對象進行建模，也已經成為機電一體化系統建模的重要方法。

1.4 系統圖建模方法

在機電一體化系統建模技術發展的過程中，系統圖建模方法也是一種重要的研究對象。利用系統圖方法進行建模，能夠對系統能量進行有效的表示，這樣就能夠加強系統圖的聯合性，這樣的系統圖方法和鍵合圖方法想類似，能夠利用少量能量進行元件的建模，進而能夠更加清晰和直觀的對系統結構進行構建，將這種建模方法應用在機電一體化系統建模過程中，也能夠有效的促進機電一體化程度的更好發展。

1.5 混合Petri建模方法

這種建模方式最早是由Alla提出來的，后來逐漸將這種建模方式進行了改革，形成了比較規范的信號系統，這種建模方法主要是能夠對機電一體化位置進行有效的仿真，使其變得更加精確。

2 機電一體化仿真軟件的研究與分析

2.1 Schemebuilder仿真軟件

這種仿真軟件實際上能夠對機電一體化系統進行有效的輔助，這個軟件具有有效的建模和仿真功能。該仿真軟件在使用的過程中，能夠利用方塊圖進行研究和分析，進而形成相應的仿真方案，這樣就能夠對仿真方案進行有效的描述，這樣就能夠在方案產生之后，這樣就能夠盡可能的實現對整個機電一體化系統的仿真和控制。

2.2 Dymola仿真軟件

這種軟件目前主要被應用在汽車制造的過程中，被廣泛的應用在汽車工程的建模和仿真過程中，這樣就能夠實現多個領域內的電子系統之間的有效控制，進而完成對汽車或者機器人等領域的建模和仿真。Dymola能夠在使用的過程中對實際的物理對象完成建模，這樣的建模過程具有至關的特點，也能夠將其應用在鍵合圖當中，這樣就使得機電一體化系統的仿真軟件具有高度的抽象性。

2.3 Adams仿真軟件

Adams仿真軟件是一種非常有效的動態軟件，這種動態軟件是非常具有權威性的，在機械系統發展過程中得到了廣泛的應用。利用這種仿真軟件，能夠自動生成一種動力學虛擬樣機，這樣就能夠完成對機械系統的建模和仿真分析，并加強機電一體化的有效控制。因此，在機電一體化發展過程中，需要將Adams仿真軟件與Matlab軟件進行緊密的結合，進而能夠有效的完成對機電一體化系統進行仿真，并對其進行有效的修改。

3 結語

筆者在文章中針對目前的機電一體化系統建模技術進行了有效分析，并對當前擁有的仿真軟件和建模技術的優勢和劣勢進行了有效的分析，這樣就能夠對機電一體化系統進行直觀的分析和建模。為了促進未來機電一體化的有效發展，需要對機電一體化的特征進行有效的分析，分析適合其發展的仿真環境，進而有效的促進機電一體化的有效發展與成熟。

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