机械仿真设计范文

导语：如何才能写好一篇机械仿真设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】仿真技术 机械设计制造 模型创建 应用

仿真技术是伴随着计算机的普遍应用而兴起的，它结合了多门学科及理论，充分利用计算机和相关软件对所需要的设计展开虚拟实验，是一种综合性技术。在早期的计算机仿真技术中，通过随机数实验的方法解决问题，也被称之为蒙塔卡罗方法。仿真技术的成熟与稳定是在科技与工业的发展中进行的，对人们的生产生活产生了不可磨灭的影响。它从出现到应用普及主要经历了三个主要阶段：模拟机仿真、模拟数字混合机仿真以及数字机仿真。

1 仿真技术对机械设计制造行业的作用

仿真技术指的是设计人员以计算机为载体，通过利用相关软件建立数据模型，对各性能参数进行分析从而选择最优的设计方案，与传统的设计方法相比安全可靠、使用灵活，大大节约了资金，也节约了反复制造实物的时间，因其不需要制造实物而又被称为虚拟样机技术。现代的机械设计制造行业中，因为很多系统设计非常复杂，数据量庞大，在实验中存在很多难题，因此需要在计算机中建立相对应的模型对其进行仿真，对其各项参数性能等进行分析。在机械设计制造的初期，设计人员只要根据不同的方案在仿真软件中建立虚拟样机，便可以完成对不同假设的虚拟实验，选择最优方案或者对方案进行改进都非常方便。在机械设计制造行业中使用仿真技术不仅可以使计算更加精确，提升研发质量，而且也在一定程度上提升了研发效率，节约了研发资金。

2 仿真过程的实现

2.1 模型的建立

在机械设计制作的过程中，若要使用仿真技术，首先就要设计编辑条件和约束条件，确定研究目标，进而建立一个可以满足系统要求的仿真运行系统。系统初步建立之后，便要求设计者根据相应的学科知识对该系统进行数字化表述，也就是对系统建立数学模型。通常状况下，数学模型由于时间不同可分为动态和静态两种，其中动态模型又可以分为离散、连续和混合时间三种。

2.2 模型的变换

这一步骤指的是把初步建立的模型通过数学表达式的作用变换成计算机能够识别的样式，这一过程运用了部分合适的计算机算法及语言，是仿真的基础，也称之为仿真模型。若要实现模型的变换，设计者可以使用现有的仿真软件，也可以根据系统需求自行开发。

2.3 模型的实验

模型的实验指的是通过在计算机中运行仿真模型能够得到相应的仿真结果。做好了模型的建立和变换这两大步骤，也就为模型的实验打下了基础，只要是按照预期设计目标来展开的前几个步骤，那么这一步骤的实现并不困难。在对仿真结果进行衡量时，要对其可靠性进行分析，通常使用的方法有以下两种：置信通道法以及仿真过程的反向验证法。

3 仿真技术在机械设计制造中的应用

3.1 在齿轮设计中的应用

在机械装备中，齿轮可谓是最重要的零部件之一，因此，在设计中对其性能进行仿真意义重大，并且不少设计者也针对此问题做了大量研究。其中包括：使用visual lisp语言对齿轮端面的建模和仿真，从任意几何角度对其性能进行评估；用计算机仿真技术展开对圆弧针齿行星传动的研究；对影响正交齿轮传动接触点的主要参数进行研究等等。此外，计算机仿真技术在齿轮泵的齿轮设计中应用也十分广泛。

3.2 在机械结构件设计方面的应用

一个机械系统的完成需要各部分机械Y构件的组合，共同发挥它们的综合作用。因此，在对一个新产品进行设计时，各零部件的性能能否正常发挥、它们之间的配合是否得当、如何选取组合方案等问题，都离不开事先用仿真技术进行模拟优化。现在市场主流的大型三维设计软件都对结构运动仿真功能进行了开发，根据在该软件中设计的装配体的性能，对演示结构的运动展开模拟，如果需要运动学仿真，只需要提前设置好主运动件，具有极大的便利性。此外，在这些大型三维设计软件的仿真运动过程中，设计者能够从任意角度观察运动结果，还能帮助设计者检查结构的运动干涉等问题，功能十分强大。

3.3 在复杂机械加工研究方面的应用

作为机械设计制造行业的生产基础，用仿真技术对机械加工尤其是复杂机械加工能够帮助设计者研究深层次机理，在理论程度上提升了这一步骤的性能与质量。在数控加工的过程中，可以使用仿真技术编写CNC机床的零件加工程序，然后转换成为对应的图形信息，通过这些信息设计者很容易对加工参数进行设置。在磨削加工中，通过磨削时间的不同展开对这一步骤的建模，以此建立的仿真模型可以对磨削的性能和质量进行预测，促使磨削步骤的最优化。

4 结语

随着经济规模的扩大，现代工业技术得以迅速发展，各生产步骤和工艺越来越复杂，因此，必须借助自动测试和仿真等计算机技术帮助设计者对设计方案进行优化。尤其是伴随着仿真技术在机械设计制造中的使用，实现了设计者从复杂庞大的信息中对机械部件或者加工过程的最优化控制，解决了传统机械设计制造过程中无法实现的问题。

参考文献

[1]张小亚.浅谈虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用[J].企业导报，2011（16）：276-277.

[2]崔松华.CAD/CAM技术在机械设计制造中的应用研究[J].考试周刊，2014（35）：99-100.

[3]张晓霞.遗传算法在机械设计优化中的应用及运动学仿真技术研究[D].太原：中北大学，2008.

作者简介

熊勇（1974-），男，四川省内江市人。工程硕士学位。现为内江职业技术学院机械工程系讲师。研究方向为机械工程。

篇2

关键词：化工机械检修；多媒体；虚拟仿真

中图分类号：TP391.9

在化工行业中，多媒体技术主要用于解决化学工艺中的特定问题，化工机械检修问题几乎没有涉及。企业中依然是“师傅带徒弟”的模式，学校授课模式主要是“填鸭式”的课堂讲授、理论结合少部分实践教学。但这些学习方式都存在着投入大、损耗大、效率低、周期长、维护困难、危险性等特点。目前，化工企业90%的工人都是毕业于职业院校，为了减轻企业的培训负担、提高职院校毕业生的就业率，研究利用多媒体技术分析实现化工机械检修是非常有必要的。

1 国内外研究现状

2005年，乔向东分析研究采用VRML建立常见的化工机械零部件模型，模型数据存储在网络数据库中，然后根据化工机械设备的设计要求合成化工设备模型[1]。

2006年，罗一鸣，刘有智，袁志国等采用Visual Basic作为开发平台，以某化工企业的生产现场为模型，建立了一套化工场景漫游系统，辅助化工原理或化工工艺课程的教学[2]。

2010年，廖孙启，张蕾，龚福忠等人采用VRML建立化工设备虚拟模型和场景，开发了网络版化工原理仿真实验软件[3]。

2011年，李和香用3Dmax、Cult3D、Dream Weaver、Flash等研制《离心泵的检修与安装》课件。

以上研究的共同特点是都应用了多媒体技术中的虚拟现实技术，开发虚拟仿真软件，但研究领域都不属于化工机械检修。通过调研，用多媒体技术开发化工机械检修项目是非常有必要的：为学习者提供探索性学习情景；提供一种三维立体化表现方式；提供逼真、安全的虚拟操作环境；大大节约教育培训成本。

2 需求分析

2.1 虚拟仿真实训软件是化工检修企业人员提高自身素质的重要工具

化工机械设备的检修永不可能实现全自动化，高素质的操作人员对于企业安全保障尤为重要。目前，化工企业中，主要采用化工仿真培训方式，仿真系统操作界面以二维图像为主，缺乏真实感。随着多媒体技术的迅速发展，三维虚拟仿真在逐步实现，大大拉近了虚拟和真实的距离。

2.2 虚拟仿真是在校学生训练专业技能的重要工具

随着招生规模的扩大，职业院校实训场地越发不足，而且许多新型设备学校根本无力购置，使得学生还没有走出校门就与社会脱轨。虽然部分院校建有校外实训基地，但学生去校外实训基地实习，也只是参观，不让进入生产线操作。开发虚拟仿真实训软件，将在一定程度上还解决资金短缺的问题，而且也能提高教学质量，调动学生的学习积极性。

2.3 化工机械检修项目特点适合运用多媒体技术开发

为了让学生毕业就能就业，目前化工机械检修类课程教学均以典型化工设备维修任务为载体，以学生为主体，使学生在完成工作任务的同时正确掌握化工设备维护与检修的基本知识和基本技能，掌握典型化工设备维修原则和技术措施，熟练使用常见的维修工具，识别化工生产中设备常见的故障三现象，了解其发生原因以及一般解决办法，达到职业资格的要求。同时，培养学生具有诚实、守信、肯干、敬业、善于与人沟通和合作的职业品质，具有分析问题和解决问题的能力。

3 化工机械检修项目设计

项目设计遵循“以岗位需求为核心，以工作过程为导向，以工作任务为基础，以实践带理论为模式，以真实的工作为依托，以学生为中心，以自主学习为切入点，以多元评价为手段，以兴趣小组活动为载体”的原则，在工作流程中的各个环节突出不同的能力要素，然后根据不同的能力要素，设计图像、声音、动画等资料。

3.1 依据应用化工技术专业岗位需要，进行工作任务分析

根据化工行业所从事的四大岗位群，确定应用化工技术专业所涉及的三大核心岗位（化工设备操作、化工原料及产品分析、化工生产管理）。对核心岗位进行剖析，确定学生培养目标。

3.2 根据工作任务的要求，设计教学项目

根据化工检修领域的职业岗位群任职要求，参照企业工作过程，将典型设备检修维护任务转化为学习领域，再将学习领域转化为项目。设计项目时充分考虑了河南省地区经济状况、企业类型和学校办学条件。根据专业需求和企业具体情况，学习相关项目。灵活组合知识点满足不同职业技术岗位需求，项目具有较强的可操作性，充分体现了职业性、实践性和开放性的要求。

3.3 以工作任务为基础，整合教学内容

根据“以职业能力为主线，以典型的企业项目为载体，以真实的检修环境为依托，以完整的检修过程为行动体系”[4]的设计要求，本课程以培养典型化工设备维护与检修能力和相关的岗位能力为基本目标，紧紧围绕典型企业项目完成的需求来设计实训项目。每个项目都包括：工作任务单、技能单、作业单及任务考核单，各个环节的教学质量标准明确。在教学方式上，按“4单”要求完成工作任务，均采用集中与分组训练相结合，集体辅导与个别指导相结合的方式，最后进行学习评价。

4 仿真实训软件设计

以“换热器拆装与试压”项目为例，总体框架设计如图1。

图1 “换热器拆装与试压”项目仿真软件框架结构设计

4.1 基于Flash的二维动画设计

篇3

[关键词]模糊控制 机械手夹持力传递函数 论域

中图分类号：TU 712.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0336-01

一、 模糊控制原理

模糊控制属于计算机数字控制的一种形式，因此，模糊控制系统的组成类似于一般的数字控制系统，其方框图如下：

二、 机械手夹持力模糊控制系统建模

1、 系统组成

机械手夹持力模糊控制系统是由模糊控制器，A/D、D/A转换单元，电液伺服系统，力传感器等部件组成。通过夹持力给定值与测量值进行比较，得出其偏差量e，经采样送入模糊控制器，模糊控制器的输出控制量经D/A转换送给功率放大器去控制电液伺服系统，从而改变阀的输出流量，以控制手爪夹持力达到给定值。

2、 被控系统的传递函数

（1）握力传感器是一个比例环节，其增益为K1；

（2）伺服放大器的输出电压经伺服放大器输出驱动伺服阀所需差动电流。由于一般的伺服放大器的频带较宽，可将其看成是比例环节，其增益为K2；

（3） 电液伺服阀通常可以简化为一个二阶振荡环节，其传递函数为

（s）=

式中Kgv――伺服阀的增益；

ωgv――伺服阀的固有频率；

εgv――伺服阀的阻尼比；

（4） 液压缸-负载模型是惯性-摩擦负载，系统的负载阀控油缸的传递函数可表示为：

式中ωn――液压缸-负载的固有频率；

εn――液压缸-负载的阻尼比；

根据实际情况经计算各参数取值为：

Kvg=1.67×10-3ωgv=112S-1εgv=0.6

A=94.5×104m2ωn=60.5rad.s-1εn=0.2

因此传递函数为：

3、 机械手夹持力模糊控制器设计

设偏差e的语言变量为E，其相应模糊子集为Ai（i=1，2，3），论域为X，划分为7个等级，即X={-3，-2，-1，0，1，2，3}，模糊子集Ai的3个语言值为{负，零，正}；又设偏差变化ec的语言变量为EC，其相应的模糊子集为Bj（j=1，2，3），论域为Y，也划分为7个等级，即Y={-3，-2，-1，0，1，2，3}，模糊子集Bj的3个语言值为{负，零，正}；输出控制量u的语言变量为U，其相应的模糊子集为Ck（k=1，2…5），论域也划分为7个等级，即Z={-3，-2，-1，0，1，2，3}，模糊子集Ck的5个语言取值为{快关，慢关，不变，慢开，快开}。

根据专家和操作人员经验积累可以给出如下模糊控制规则：

（1）如果“偏差”e为“零”，则“控制量”u为“不变”；

（2）如果“偏差”e为“正”，则“控制量”u为“快开”；

（3）如果“偏差”e为“负”，则“控制量”u为“快关”；

（4）如果“偏差”e为“零”，且“偏差变化”ec为“负”，则“控制量”u为“慢开”；

（5）如果“偏差”e为“零”，且“偏差变化”ec为“正”，则“控制量”u为“慢关”；

为了进行模糊化处理，必须将输入量从基本论域转化到相应的模糊子集的论域，这中间需将输入变量乘以相应的量化因子。前面已经设定三个变量的语言变化量量化等级为7级。偏差e的基本论域为[-2，2]，偏差变化ec的基本论域为[-75，75]；控制量u的基本论域为[-5 5]，则根据公式计算出：偏差e的量化因子K1=3/2=1.5；偏差变化ec的量化因子K2=3/75=0.04；控制量u的比例因子K3=5/3=1.7；

4、 基于MATLAB工具箱的模糊控制器设计

（1） 隶属度函数的建立

隶属度函数是模糊集合论的基础，其反应的是事物的渐变性。模糊系统中常见的隶属度函数有11种，其中gaussmf曲线为正态分布曲线，用来描述人进行控制活动时的模糊概念是适宜的。本设计3个变量均采用gaussmf型隶属度函数。

（2）模糊控制规则的添加

5、 模型仿真及其结果分析

对机械手进行仿真分析，得到的结果如由图a和图b所示：相比较可以看出，用模糊控制器后系统响应曲线的快速性大为提高。

参考文献

篇4

一机械电子式无级变速器对汽车运行的影响

机械电子式无级变速器是提高汽车性能的理想装置，具有良好的经济性、动力性和驾驶平顺性，而且降低了排放和成本。CVT主要有：带式CVT、链式CVT及锥盘滚轮式CVT等。金属带式是由行星齿轮机构、起步装置、V形带轮与金属带、减速机构构成；行星齿轮机构可以实现CVT的倒挡行驶，多片湿式离合器结构热负荷能力低，坡道起步性能好，驾驶容易方便，可以阻隔发动机引起的部分振动和冲击，提供速比变化范围一般为1.0～2.0，运用主、从动带轮可动锥盘的轴向运动，改变了传动半径，从而实现汽车的速比变化。

二硬件设计系统控制。

1、信号控制系统

1.1满足电子控制系统的功能要求。无级变速单元速比是发动机实现控制系统的设计目标的保证，电子控制系统用于信号分析处理并输出相应控制信号的控制单元的转换，变速器部件对收集的信号进行实时采集和处理，并将信息与存储于其中的控制规律进行比较，计算出目标控制量，并通过电路输出带动控制机构运动，从而实现变速器挡位的自动切换。霍尔齿轮传感器，用于发动机转速以及输出转速信号的采集；功率分流式，用于无级变速单元速比检测，利用无级变速的齿轮减速和螺旋丝杠机构进行调节，换挡执行电机的换挡机构对应变速器的不同挡位.依据控制简便的原则，选用直流电机作为动力源，通过螺旋丝杠来实现挡位的切换；磁粉离合器，首先需要控制磁粉离合器接合的初始输出转矩，通过控制磁粉离合器的励磁电流增长率实现。其次是磁粉离合器通过磁粉实现接合和分离，能够有效降低传动系统中的振动并防止系统过载，采用的控制策略和控制方法，保证接合过程中发动机运转稳定。

1.2信号设计。信号可以分为输入信号和输出信号，输入输出信号根据信号类型分为模拟信号和数字信号；数字信号又可分为开关信号和PWM信号。通过对信号分类后即可针对该类信号设计实现电路设计。采用“组合工况法”确定CVT的特殊工况，这使TCU控制能够适应汽车工作的特殊状况。

2、建立仿真模拟系统

2.1建立模仿曲线图。从仿真曲线均可看出，车辆实际速比和实际夹紧力均能有效的跟随各自的目标速比和目标夹紧力变化，且速比控制效果和夹紧力控制效果令人满意。使用原型仿真系统，可以对速比控制和夹紧力控制进行仿真试验，同时也可以能够对实际控制算法执行结果进行实时验证。利用优化控制算法，可以减少实际台架测试与整车标定的工作量，缩短无级变速器电子控制研发费用。硬件在仿真测试阶段为测试人员提供一个适应性强，界面友好的测试环境，通过在虚拟环境中对新的电控单元及软件进行大量测试，根据实际传感器发送的信号，利用其控制算法程序进行信号输出，将夹紧力控制信号和离合器控制信号形成了整个无级变速器电子控制单元的闭环，实时的硬件在环仿真系统实现了对新控制板的优化控制。最后系统采用模块化的设计，按其功能进行分类实现，采用Matlab/Simulink进行控制算法策略的开发，模块功能结构清晰，修改维护方便，有效的地提高了软件的开发效率和质量、缩短开发时间、降低开发成本，经过实车测试，使汽车的运行达到了理想的控制效果。

篇5

关键词：模糊理论；机械设备；故障诊断；方法策略

机械设备是人们生活中不可或缺的重要组成部分，在当代科技环境下，我国的各种机械设备在线检测技术虽然进步很大，但是仍然存在许多故障问题和缺陷，许多高科技的技术和模式有待提高，相关的技术人员一定要根据科技方面的经验，对设备常见的故障来源、故障症状等问题进行合理和高效的分析和判断，加入模糊理论的研究过程，充分计算并探究出诊断思路。

1 了解机械设备的故障诊断概念，加强模糊理论的应用和研究

近年来我国的社会生产制度发生了巨大的变化，在科学技术迅猛发展的今天，节能减排、提高家电设备的工作效率和运行机制已经成为迫在眉睫的重要话题。因此，对机械设备进行有效的故障诊断和管理是非常重要的，相关的科技人员一定要了解机械设备的故障诊断概念，加强模糊理论的应用和研究，通过实质的实验训练，把专业所学习的理论知识运用到实际的问题中，加强开发的实质性和可靠性，加强对设备机械电路以及家用电器的相关技术的开发和故障诊断，保证检修工作的正常和高效率的运行。在机械设备进行故障分析和诊断的过程中，相关的技术人员要注重一定的方法和策略，比如在检查器械时可以按照从简单到复杂，从关键到次要，从大到小的顺序进行检查，做到有秩序的进行工作，提高检查质量，不会遗漏任何一个关键部位的检查更新，更不会造成技术上的失误。为了提高工作效率，管理人员要加强机械设备管理操控的技术宣传和管理经验的教学，充分调动员工的积极性，在检查时不能偷工减料，要本分负责，一旦检查出任何器械设备存在质量问题，要及时向有关负责人报告和提案，让高技术的专业人才进行器械和设备的更换和维修，避免出现安全事故，带来不必要的经济损失。

机械设备故障分析方法主要有以下几种：第一，频谱分析诊断法；第二，状态模型辨识诊断法；第三，随机模型参数估计诊断法；第四，灰色模型关联分析诊断法；第五，统计诊断法；第六，模糊诊断法；第七，专家系统诊断法；第八，人工神经网络。在新时代的机械设备研究体制理念的要求下，相关科技人T要努力让机械设备故障问题变得更实际化，让复杂的理论知识直观化、生活化。对于模糊理论，我们主要探讨第六种诊断方法，即模糊诊断法。它是由于模糊性引起的机械设备故障分析过程中出现不确定性因素和关系，导致许多模糊统计诊断矩阵失控，科学家不能通过逻辑性的思维进行判断和评判，而基于模糊理论的诊断方法，能通过Bayes、E.Shortliffe、Buchanan的确定性理论等著名理论，对机械设备进行一系列的诊断和分析，加强机械设备故障的分析和运用模式，展开研究和开发。

2 解析机械设备的故障诊断作用，完善模糊理论的结构和模式

众所周知，机械设备的故障诊断工作高效运行对于我们日常生活是非常重要的，而任何运行机制都离不开严谨的科学管理和技术创新，从事模糊理论科技人员和进行机械设备勘测的工作人员一定要注重机械设备的维护和保养理念，从细节入手，加强人员安全防范意识，不断提高机械设备的管理，提高运行机制和工作效率。在设备检查工作运行的过程中，总负责人要多引进一些高新技术人才，注重机械设备故障分析系统的人才培养战略，不断提高员工素质和整体工作水平，形成优良的团队合作意识，提高工作效率，加强机械设备管理操控的技术宣传和管理经验的教学，工作人员要注重一些方法和流程策略，才能提高工作效率，达到事半功倍的效果，并不断丰富在线监测技术和状态维修的工作方法，注重检修工作和设备使用安全计划，才能保证机械设备故障分析的在线监测技术和状态维修工作高效率和高质量的进行。

机械设备监测行业是一个拥有传统科技和悠远历史的技术行业，对整个国家的经济发展和科技进步有着相当重要的作用，家家户户所用的电器，生产、传输、以及供给都离不开机械设备故障分析的在线监测工作和机制。所以相关的工作人员和相关技术者一定要保证电器设备的管理和检修，不断优化在线监测技术和状态维修的模式。为了提高工作效率，管理人员要加强机械设备管理操控的技术宣传和管理经验的教学，让所有员工都大致了解内部的机械设备故障分析系统的运行结构和在线监测技术管理模式，提高安全意识和设备管理能力，综合提高和发展。由于机械设备的故障分析过程随时可能发生危险，因此工作的工作人员要具有较高的科学文化素质和心理素质，才能应对紧急情况，在遇到危险或者难以解决的问题时能“临危不乱”，融入模糊理念技术的理念和开发内容，保证机械设备的管理和检修，注重电器设备故障分析的方法和技巧，高度集中思想，找到有效和合理的解决方案，制定解决措施，完善运行机制，防止意外事故的发生。

3 探究机械设备的故障诊断方法，优化模糊理论的措施和开发

3.1 充分调动模糊理论的技术手段――构造多元化的机械设备故障诊断体系

在实际的机械设备故障诊断分析过程中，相关的操作人员和技术专家应当不断总结工作经验，有效的结合当代的科技力量，充分调动模糊理论的技术手段，构造多元化的机械设备故障诊断体系发挥出设备的优势和潜力，注重检修工作和设备使用方法技巧，加强对机械设备技术的开发和故障诊断，保证检修工作的正常和高效率的运行，不断改善和优化设备开发公司的工作制度和监测技术模式，确保工作的安全和质量。传统的机械设备故障分析效率低下，以及拖动设备、生产率、故障分析效率、制动效能过低，许多监测设备存在设备陈旧、机器破碎等问题和现象，得不到及时的维修和管理，工业系统和生产结构不合理，企业的计划和管理发挥不了真实的作用。因此管理者和工作者要及时发现这些问题和缺陷，并向上级汇报情况，以便更新和完善监测设备，保证机械设备故障分析的高效率进行。由于机械设备控制系统比较复杂，运行和检测起来存在许多机理，因此设备检查工作也比较繁琐和困难，检查工作人员要不断训练自己良好的记忆力，反复思考，对于流程层、间隔层、管理层、站空层等运行传感器要时常进行设备的管理和检查，感应出设备的使用状态，方便专业的技术人员进行全过程的监控和检修，必要的时候做好检查笔记，对检查过的电气器械设备做好记录，比如存在什么问题，模糊理论下还存在什么缺陷，需要什么改进的地方等，都需要做好详细的记录，以方便向科技人员报告检查结果，保证检查工作的质量。

另一方面，总负责人要多引进一些高新技术人才，注重机械设备故障分析机构的人才培养战略，不断提高员工素质和整体工作水平，形成优良的团队合作意识，为石化、气化、化工、煤炭、工用建材等不同机械设备领域提供高质量的保障服务，加大设备监测力度。模糊理论下的机械设备诊断的高效运行需要全体内部工作人员协调一致，加强管理，结合当代科技发展理念，做到科学管理，不断进行技术创新，注重电器设备的维护和保养理念，从细节入手，加强人员安全防范意识，不断提高机械设备的管理和诊断技术，提高运行机制和工作效率，让企业故障分析控制系统正确和高效的运行，有质量的发展。管理故障分析监测设备的工作人员要有合理的工作意识，以日常检查和维护更新机械设备为主要工作任务，把所有设备检查作为核心内容，加强防范，及时发现问题并努力寻求办法解决，切实可行的提高工作效率，保证故障分析的工作能正常运行以及设备系统的完善性，加大模糊理论的利用成果。

3.2 有效加入模糊理论的科技模式――加强科技化的机械设备故障诊断过程

机械设备故障探究的专业技术人员要注重远程诊断中心技术，因为诊断中心是整个机械设备管理工作在线监测和维修控制系统的重要组成部分，由主数据的服务器、数据传播管理层、Web服务器等设备相结合，在整个机械设备故障分析系统运行过程中，能起到至关重要的作用。机械设备的工作人员要有合理的工作意识，以日常检查和维护更新设备为主要工作任务，把企业的设备检查作为核心内容，加强防范，及时发现问题并努力寻求办法解决，切实可行的提高工作效率。检测技术人员需要结合当代的最新科技力量，注重检修工作和设备使用安全计划，有效融合模糊理论的运行规律，才能保证机械设备的在线监测技术和状态维修工作高效率和高质量的进行。在工作时，技术人员要按照流程图严密的进行设备故障分析，在进行故障分析时不仅要掌握工作流程，还要不断完善设备工作系统和数据采集处理系统，保证故障分析等高新技术的运行模式，优化在线监测技术方法，强化机械设备维修进程，最终将机械设备故障分析的相关数据严密的展现出来。

在模糊理论下对机械设备进行工作时，需要聘请专业的技术人员监测设备的使用状态，以防出现工作漏洞，带来不必要的损失，机械设备的管理人员要做好企业整体的管理运行机制，制定完整的工作计划和运行方案，以便工作人员各行其职，在浏览相关Web网站时，可以结合Active X技术来实现信息的处理和采集，对设备进行远程的调控和管理，并深入分析，保证设备状态、分析工具、知识库都能高效运作。而且，机械设备的状态维修组要注重数据采集、数据处理和分析、状态监测、实地考察、远程诊断等工作程序的有序执行，工作人员应该充分了解当代设备故障分析的现存问题，有效规划工作问题的管理方案，掌握原则性问题，找到适合的解决途径，对总部收集到的可靠数据和有效信息都要进行核对和检查，并且对相应设备电流、电压、传输介质的耗损等进行严格的检查和处理，避免出现工作漏洞。

3.3 全面了解模糊理论的发展历程――分析实质化的机械设备故障诊断来源

社会在不断进步，科技也在迅猛发展，人们的生活水平和生活质量也越来越高，设备机械故障分析企业的工作人员要注重设备管理和故障监测技术的实施理念，完善设备使用方法，并按照严格的标准对数据进行信息分析和完善，将数据制作成相对应的表格、图像等，以便诊断工作能有效和长期的进行。机械设备在线监测技术和状态维修的过程中，相关的技术人员可以采用VPN等高新技术的工作结构对诸多电器设备进行监测，以保证工作正常和可靠的运行，工作人员要具有较高的科学文化素质和心理素质，才能应对紧急情况，再遇到危险或者难以解决的问题时能临危不乱，高度集中思想，找到有效和合理的解决方案，制定解决措施，完善运行机制，防止意外事故的发生。设备管理者要不断强化电气设备的更新技术，保证故障分析运行机制，在检查各种器械和设施工作质量的过程中，要认真负责，耐心细心，不放过和疏漏任何一个细小的细节，因为模糊理论强调，一旦错过一个小步骤，都有可能造成整体性的失误，带来不可避免的损失，所以引导者要加强人员的调控机制，合理分工和调配，让每个人都认真负责，各任其职。此外，在利用网络信息进行设备故障诊断时，可以分析好机组的运行控制系统，加强对于设备的控制了解。在特殊情况下，还可以使用“数据结构”、“高级程序设计语言C”等编程软件对机械设备的诊断过程加密和维护，提高企业的安全度和可靠度。

此外，机械设备研究管理企业要知道，系统的节能科技是我国各大商家共同关注和建立的节约型企业，人们的生活水平、科技产品的创造、循环经济的发展等都离不开模糊理论下的机械设备故障诊断监测技术和状态维修工作，设备管理操控人员需要具备高要求的科学素质和管理能力，才能做好管理和调控工作，有效的对设备监控系统进行管理，加强机械设备的安全监督机制和工作内容，保证运行机制能顺畅且高效。工作人员和科研人员在工作时要注意及时记录工作信息，留下数据，以便机械设备监测技术能顺利进行。设备故障分析企业的领导者要知道，想要构建高效性模糊理论机械设备故障分析系统，最重要的是企业的团结性。强大的心理素质对于一个人的行为处事是非常重要的，能影响人的思维能力和判断能力，避免错误信息，找到有效的方法，而人的行为意识和心理素质有直接的关系，所以引导者要团结内部工作人员，经常组织心理教育活动，加强内部人员的工作心理沟通和交流，对机械设备的故障分析工作的运行流程和设备工作管理措施进行有效的宣传和教育，组织教育活动，提高工作人员素质，做好双重保障，万无一失，做好笔记，方便备份和传输，并及r查阅和浏览，对机械设备的故障问题进行合理的分析和处理，才能构造多元化，科技化，实质化的机械设备故障分析监测运行系统，全面发展，高效运行。

4 结束语

总而言之，机械设备的故障诊断技术自从工业革命以来就普遍存在于人们的日常生活和诸多工业生产中，相关的技术人员一定要不断加强生活化的机械设备故障分析内容，有效的结合当代的科技力量，融入模糊理论的研究特点，不断适应机械设备的故障分析技巧和优缺点，做一些实质性的分析和探究，加强工业的开发和实施力度，进一步完善机械设备的故障管理和分析过程。

参考文献

[1]王若天.基于模糊诊断的电机轴承故障研究[J].四川兵工学报，2015（9）：26-39.

[2]田丽娜.浅谈桥梁结构可靠性研究[J].城市建设理论研究，2015（23）：78-89.

[3]夏雪刚.大型机械设备故障的优化挖掘监测模型仿真[J].制造业自动化，2016（1）：85-92.

[4]高景新.浅析水泥机械设备故障和诊断技术的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015（19）：56-62.

[5]李仲录.机械设备故障的诊断及维修技术探究[J].城市建设理论研究，2013（5）：59-62.

[6]王汉功.基于神经网络的机械设备故障诊断技术[J].振动工程学报，2014（12）：89-95.

[7]杨光.机械设备故障的智能诊断及预测维修系统的研究[J].科技之友，2013（38）：196.

篇6

【关键词】机械；智能诊断；设备故障

近几年来，为了适应更加高要求的运作，机械设备的功能变得非常强大，与此同时，其结构也更加的复杂。机械的不同部分之间联系更加紧密，只要一个部分出现问题，整个机器都将停止运作，甚至会发生破坏性更大的连锁反应。而使用常规的诊断方法需要较长的时间，甚至都无处下手或造成人员伤亡。所以现在人们都在追求人工智能诊断方法，利用软件和计算机技术，将诊断的过程系统化，从而达到诊断的快速性和准确性。本文就根据目前已有的一些人工智能方法简要做些分析，并探讨智能诊断方法的发展前景。

1.主要智能诊断方法

1.1人工神经网络法

人工神经网络法是根据生物神经学方面的研究成果而提出的一个人工智能方面的概念，其主要含义是对人脑中神经结构和行为进行类似模拟[1]。因为该法是高度并行的，所以在对故障的处理中速度极快，并且能够根据环境自动辨识，以线性的方法处理问题。

其基本原理为机发生故障的机器通过震动发出不同状态的信号，然后该信号被神经网络识别，通过对应特征的选择以及公式模型的套用，找出对于故障中反映最强烈最敏感的信号，然后将其作为一个输入向量，在神经网络中建立故障模式样本，对网络进行长期训练，排除其中影响准确性的因素；在确定训练结束后，将每一个重新输入的信息进行分类整理，网络会根据所输入的信息迅速判断，并给出分类的结果，最后进行自我诊断。

人工神经网络法的主要优点在于其具有自动学习、联想、记忆和推测的功能；该方法是分布处理的，同时有并行处理复杂问题的强大功能；其非线性的映射很强，可以处理多故障的问题；其有能够进行多种因素预报的能力且其预测准确度非常高。

人工神经网络法的主要缺点为：算法相当复杂，需要预测的模型有一部分是无法用公式表达出来的；在训练的过程中需要样本数量较大，并且当样本不足时，诊断的效果会大打折扣；应用之前所需训练的时间过长。

1.2专家系统诊断法

当机械系统比较难以用数学模型来建立或者没有较为精确的数学模型时，我们可以使用专家系统诊断法。该种诊断的方法主要有三个不同的阶段，从第一代中基于浅知识的智能诊断到第二代中基于深知识的专家诊断，以及最近的将二者结合起来的复合式故障诊断系统[2]。

1.2.1基于浅知识

浅知识主要是指经验知识，不是系统结构或者在行为过程中产生的知识。该种诊断法以专家的经验知识为基础，在演绎推理后得出诊断的最终结果，为故障原因得出一个最佳的解释。基于浅知识的专家诊断系统主要运用到两类知识，其一为机械设备故障导致各种征兆的因果知识；其二为能够反映因果关系的可能性数值知识。主要的缺点就是诊断对象数量以及复杂性逐渐增多时，基于浅知识的故障智能专家系统会出现知识不太完备以及依赖性太强。

1.2.2基于深知识

深知识主要是指一些模型的知识包括机械系统中存在的结构、功能、过程或者是因果关系的模型。该种方法主要通过诊断对实际输出和预计输出之间的偏差值用第一定律知识以及一定的算法过程找出潜在的故障源。该种方法获取数据较为方便，且形成的知识库会比较一致和完备；但是该法所需搜索的空间过大，且推理的过程不是非常简便和快速。

1.2.3复合式

复合式的诊断专家系统就是将浅知识和深知识两者有效的结合起来。前一部分运用浅知识诊断法，推理出产生故障的可能原因和位置，其后再运用深知识诊断系统去做进一步的确认和解释。两种方法之间的衔接我们采用一种相互照应的方式，将浅知识中的假设对象和深知识中推理点一一对应起来。所以该种方法将故障的解决过程更加优化，也使得解决的方法更加快速和方便。它适合人类的思维，且修改较为方便；但是其缺点在于建立知识库比较麻烦，缺少主动学习的能力。

1.3远程分布式智能诊断法

远程分布式法主要是将故障的诊断和目前的网络即时通讯结合在一起[3]。主要有两种诊断系统运行的方式，其一为实时监控的诊断，另一种为电子信函的会诊。第一种就是将机械故障的实际情况通过视频等通讯工具传给并不在现场的专家们，让他们根据自己的经验将采集到的信号进行相关专业的处理，并通过通讯工具和其他专家进行相互的交流与探讨，形成一种网络状态下的会议形式，共同研究出一个最优的处理方案。其主要缺点在于，信号的采集可能会有些偏差，并且要协调好各位专家同时在线的时间也是比较麻烦的。第二种就是通过现场检测人员将数据进行采集与整理，然后把所有的相关数据全部以信函的方式传给有关专家，当专家做好分析之后，再用电子信函的方式传回给现场，现场进行下一步的处理。这一种方法把系统中的资源与实际专家的经验有效的利用起来，为设备的故障处理与维护提供了方便有效的远程服务，对生产系统的可靠性有了极大的保证。

2.智能诊断方法前景分析

由于目前设备故障诊断的技术已经和非线性原理、传感技术、信号处理技术相融合，智能诊断的方法正在不断的完善和科技化。其发展的趋势大概如下[4]：多种知识以及各种方法相结合；相关原理知识与实际的经验知识更加紧密融合；诊断系统的能力越来越接近人类专家；专家系统诊断法会与神经网络诊断法在诊断过程中融合；大量的虚拟技术将会得到重用；数据库的技术和人工智能技术会相互结合……

总之，智能诊断机械设备故障的趋势就是将各种不同的智能技术进行有效的结合起来，形成一种功能强大的混合诊断系统。但是在智能化处理的趋势下，仍然有一些问题是需要我们迫切去解决和研究的，所以在以后，我们要不断的新的技术，前沿的学科方法运用到机械故障解决中去，用新的思维和新的方法从实际的应用提出新的问题，并加以解决和完善，将智能话诊断机械设备提升到理论方法一致的高度之上。

【参考文献】

［1］王宇杰,庞兵.机械故障智能诊断方法研究[J].黑龙江科技信息,2011,6(6):42.

［2］杨光.机械设备故障的智能诊断及预测维修系统的研究[J].科学之友,2011,2(20):41-42.

篇7

关键词：公路设计；仿真协同框架；应用特点

中图分类号：U416 文献标识码：A

1.对公路设计与仿真协同框架的简要介绍

1.1 对公路设计的简要介绍

公路的设计要考虑很多因素，其一就是安全因素，在设计公路的施工方向和路线的同时，一定要避开安全隐患多的区域，公路的设计要充分保证人和车的安全，这是最重要的，其二就是经济因素，无论什么工程，造价都是必须要考虑的，对于公路设计也是同样的，一样要考虑公路的造价，尽可能地选择最佳的建设路线，避免迂回，减少不必要的工程建设，在两地距离一定的条件下，尽可能避开安全隐患选择最近路线施工，这可以大大节省工程所用资金，这就是所说到的经济因素。当然，公路设计的目的就是为了让人们的出行得到保障，一定要考虑人们出行的种种问题，所以，这时公路设计要具有仿真性的设计框架，在多媒体信息化的技术的帮助下，尽可能地模拟人们出行的各种情况，只有这样，公路的设计才能尽可能地符合人们的标准，公路的设计目标才能达到，更好地为人们的出行服务。

1.2 对仿真协同框架的简要介绍

对于仿真协同框架来说，强调的主要有两点，即为仿真和协同，仿真不言而喻，就是要通过各种高科技的多媒体技术，来争取模拟出人们使用公路时的场景，设计框架的仿真性对于公路的设计和建设来说意义重大，其次，那就是设计框架的协同性，公路在设计过程中用到的技术有很多，有以前的施工技术，也有现在先进的多媒体技术，这些技术需要协同调整，合理使用，相关人员在进行公路设计时，建构框架时一定要考虑到协同性，合理利用施工技术。

2.仿真协同框架在公路设计具备的特点

2.1 仿真协同框架具备可信赖性

仿真协同框架具备的最大特点就是可信赖性，也就是逼真性，之所以这么说，可以说是依靠现在高超的科学技术和多媒体信息技术，现在科技发达，我们已经步入了信息化时代，信息甚至已经代替了经济成为了时代的主体，我们的多媒体信息技术在迅速发展，公路设计所用到的设备设施也在进步，这给了仿真协同框架具备可信赖性以基础，正是依靠这些高级的多媒体设备和技术，相关设计者才能在计算机上随时模拟公路上出现的种种问题，有了仿真协同框架，公路的设计有依可循，规避了可能出现的事故和安全隐患，仿真协同框架所具备的可信赖性是其他的框架和技术所不具备的。

2.2 仿真协同框架具备方便性

仿真协同框架不仅仅因为可以有效规避事故和风险等问题而具备可信赖性，对于出行的人们和广大公路使用者来说，公路设计时用到的仿真协同框架也同样具备方便性，在公路设计时，利用仿真协同框架，在计算机等多媒体设备上实战模拟公路的使用情况。一旦公路经过坡度较大的区域，可以在仿真模拟设备中提前搁置安全警告标志，测试人们的反应时间，根据人们的反应时间不同，有效变更警告位置，这也同样适用于急转弯区域，掉头区域，学校区域，人行道区域，公交站台区域等等，在实际的公路设计过程中，能准确搁置安全警告的位置，对于广大公路使用者来说，这是具备大大的方便性，也可以规避不必要的事故出现，给人们带来不必要的生命财产的损失。

3.在公路设计中仿真协同框架构建的要求

3.1 仿真协同框架构建要在规定时间内完成

与其他的工作一样，仿真协同框架的构建也要在规定的时间段内完成，不能超过时间。一旦时间拉伸的过长，那么测量出来的数据很有可能出现纰漏，这对于日后公路的设计和修建也会造成影响，所以，在构建仿真协同框架时，一定要限制时间，在使用类似于计算机等多媒体设备时，一定要先设置时间，例如在一段平直的公路上一个汽车行驶，要测量这段公路的使用情况，这时一定要设置这段路程的模拟测试时间，其次，一定要多次测试，同样的，每次的时间都要与第一次保持一致，这样测量出来的数据才有效，对于公路的实际设计才有帮助，一旦数据测量完毕，一定要迅速加以记录，防止与之后的数据搞混，影响整体测量效果，由此可见，仿真协同框架的构建要在规定时间段内完成这是必须要做到的。

3.2 仿真协同框架的构建结果要多样表现

所谓多样表现，也就是说具体的仿真模拟结果不能单一地表现出来，这样的结果对整体实验没有严格的说服力，所以说，仿真协同框架的构建过程中多样表现很重要，举一例子来说，要模拟一段车辆经过交通信号灯的现象，这时在计算机等多媒体设备中一定要具体地表现出来交通信号灯的颜色，还要描绘出车辆经过红灯的仪表盘的变动，当然，一定要与车辆经过绿灯时的仪表盘的变化有所区别，再如，模拟车辆与对面车辆会车的情况，这时一定要模拟出车辆的鸣笛声以及近光灯的开关情况，总的来说，就是仿真协同框架构建结果要同时依靠声音图片动画等共同表现，单一的数据没有说服力，具体的情况也无法生动准确地模拟出来，难免会与实际的公路设计有所出入，这也是为了更好地设计公路，为人们出行服务。

结语

公路的设计与仿真协同框架相结合，能有效模拟出公路设计中出现的各种问题和风险，不仅可以规避风险，还是对人民群众生命财产安全的保证，所以在仿真协同框架构建时，一定要尽可能地保证在时间段内完成，结果不要单一呈现，更好地服务于公路的设计。

参考文献

篇8

关键词：大型机械设备；日常维修；故障诊断

0.引言

工业行业的迅速发展，工业企业大型机械设备的投入使用越来越多，大型机械设备在工业生产过程中的地位也越来越加重要，其安全、稳定、可靠的运行对保障工业企业的安全稳定的发展具有十分重要的意义。在工业企业生产过程中，大型机械设备出现故障将会导致生产过程出现中断，进而造成工业企业巨大的经济损失。大型机械设备日常维修及故障诊断方法能有效预防和处理工业企业生产过程中机械设备出现的故障，并能增加机械设备的运作的可靠性，从而有效的保障工业企业的正常安全生产，促进工业企业的快速发展。

1. 大型机械设备日常维修的原则

1.1日常维修前的准备工作

在大型机械设备日常维修前需要做好一定的准备工作，以确保大型机械设备的顺利维修。大型机械设备的技术维修人员要确保过硬维修技能，对出现的问题进行深入调查，能全面深入的了解大型机械设备的维修情况及保养情况，然后维修技术人员要准备好大型机械设备需要使用的维修工具，准确分析机械故障所存在的具体部位，并对机械故障处给予最优良的维修方案进行维修，从而确保维修的顺利完成，同时确保维修的质量较高。

1.2日常维修手段的现代化

对于大型机械设备而言，日常维修手段对机械设备的质量具有很大的影响，如果使用的维修方法不当，会缩短大型机械设备的使用寿命，甚至损害机械设备，因此，大型机械设备的维修尽量采用现代化的新技术[1]。维修技术人员要充分认识到现代化新技术对维修大型机械设备的重要性，并积极学习新的维修技术，进而科学合理对大型机械设备进行维修，保障大型机械设备维修的质量。

1.3日常维修以预防为主

要保障大型机械设备在工业企业中的安全正常生产，大型机械设备的日常维修最重要的是预防故障的发生。维修技术人员在日常维修的过程中要严格按照维修的管理制度和安全防范制度进行规范维修，从而提前预防大型机械设备可能会出现的故障。另外，维修技术人员要注意防范火灾、爆炸或中毒等事故的发生，在大型机械设备日常维修过程中提高自身的安全意识，进而提高日常机械设备的维修质量。

2. 大型机械设备日常维修类型

2.1大型机械设备定期常规检查

工业企业要根据大型机械设备的特点进行定期常规检查，从而能够提前预防和维修大型机械设备，降低大型机械设备在企业生产运用过程中的故障发生率。工业企业在对大型机械设备进行常规的定期检查时，还要结合工业企业生产运用对机械设备的磨损情况进行综合风险评估，并对大型机械设备制定进一步的维修方案，从而在大型机械设备在故障发生前进行预防，保障大型机械设备维修的高质量，使机械设备在日常生产中能正常运作[2]。

2.2大型机械设备故障后的维修

大型机械设备故障后的维修主要是对机械设备具体故障部位进行维修，通常设备故障后的维修较容易实施，然而机械设备故乡后的维修会使工业企业停止生产而进行维修，造成工业企业的重大经济损失，并且增加维修技术人员的安全风险。另外，故障后的维修通常只是维修故障部位，而机械设备的整体状况不能做出整体的评估，通常只是指标而不治本，机械设备发生再次发生故障率较高，并且容易造成机械设备的质量损坏，缩短机械设备的使用寿命[3]。因此，对于大型机械设备故障后的维修，要对故障部位及其周围的零部件进行整体的故障检查和维修，提高机械设备故障后的维修质量。

2.3大型机械设备的日常保养

大型机械设备长期使用容易使机械设备零部件出现严重磨损，影响机械设备的正常稳定可靠的运作，降低机械设备的工作效率。工业企业要对大型机械设备的使用年限、使用频率普及故障情况等信息制定出机械设备的月保养计划及年保养计划，并落实机械设备的保养管理制度，加大机械设备保养管理力度，保障机械设备严格按照工业企业制定的保养规章制度进行保养，同时监督人员要定期对机械设备的保养情况进行检查，并做好检查记录，从而加强大型机械设备的日常保养，提高机械设备使用寿命，保障机械设备正常稳定的运行。

3. 大型机械设备故障诊断方法

3.1无损检测故障诊断方法

无损检测故障诊断方法是利用物质的某种物体特性进行故障诊断，在无损检测过程中机械设备不会出现任何损坏，而机械设备出现故障的部位会产生一定变化，进而确定故障诊断部位[4]。无损检测故障诊断方法主要采用射线技术、磁力技术或超声探伤技术等，其不仅能对机械设备进行无损伤检测，保障机械设备的正常稳定运作，从而降低工业企业的经济损失，而且能提高工业企业产品质量和工艺，提高工业企业的经济效益，并且无损检测故障诊断方法的成本较低，因此，无损检测故障诊断方法在大型机械设备故障诊断中运用较为广泛。

3.2油膜分析故障诊断方法

油膜分析故障诊断方法是利用光谱分析或铁谱分析对机械设备的故障进行诊断。油膜分析故障诊断方法具有一定的缺陷，其对机械设备零部件的磨损情况具有较好的诊断，而不太适用于其它故障的诊断，并且油膜故障诊断方法需要诊断的时间较长，影响机械设备恢复正常稳定运作的时间，进而影响工业企业生产运作，造成工业企业的经济损失。另外，油膜分析故障诊断方法只能在实验室进行操作，故障诊断结果容易受到技术人员的操作影响，因此，油膜分析故障诊断方法通常运用于液压系统或系统中。

3.3温度检测故障诊断方法

温度检测故障诊断方法主要是利用机械设备的温度参数对机械设备进行故障诊断的方法，通常分为接触式温度检测技术和非接触式温度检测技术[5]。接触式温度检测技术是运用于连续检测或技术人员观察不到的故障部位进行检测，比如，轴承的温度检测。非接触式温度检测技术是运用于故障部分不安全或技术人员不容易接触到的故障部位进行检测，比如，高压电器接点的温度。温度检测故障诊断方法操作简便，诊断结果清楚明确，不仅能对机械故障进行准确的诊断，更能提高技术人员操作的安全性，保障工业企业人员生命财产安全。

4. 结束语

随着工业行业的迅速发展，大型机械设备在工业企业的生产过程中占据着重要地位，其正常安全、稳定、可靠的生产运作对企业的发展具有重要的意义，而大型机械设备的日常维修及故障诊断方法通过定期常规检查能及时发现机械设备可能出现的故障，并给予及时的防护，从而保障大型机械设备长期稳定的使用，对于故障发生后，对机械设备故障部位结合整体故障评估，以提高故障维修质量，同时加强大型机械设备的日常保养，从而延长机械设备的使用寿命，保障机械设备的正常安全运行，进而保障工业企业的稳定发展。

参考文献

[1]王建文. 煤矿机械设备故障诊断及维修[J]. 技术与市场，2013，12（16）：53-54.

[2]何红伟. 浅谈机械设备的维修与保养[J]. 中国新技术新产品，2013，06（18）：159-160.

[3]姚文磊. 煤矿机械设备的使用维修和故障诊断[J]. 河南科技，2013，12（14）：99-100.

篇9

【关键词】扫地机器人 无线充电 磁耦合谐振式 PID控制 AM调制解调通信

近年来，随着机器人技术的发展及产业化，扫地机器人越来越受到人们的青睐，走进千家万户。目前大部分的扫地机器人采用可充电的电池来维持自身供电且使用接触性（有线）充电方式，一旦电能耗尽，需要采用人工干预的方式进行能量补充，这种非自主性的行为不仅严重阻碍了扫地机器人的智能化。而且采用接触性的充电方式需要对插头进行反复插拔，造成机械磨损，时间久了会造成接触不良，影响到电气设备的寿命。因此，设计一种自动、非接触性充电方式对扫地机器人进行能量补充具有很大的意义。

无线能量传输技术根据传输原理的不同可分为3类：基于电磁感应耦合方式的近距离无线电能传输、基于磁耦合谐振方式的中等距离无线电能传输和基于电磁波（微波）方式的长距离无线电能传输。根据分析比较并结合扫地机器人的工作特性，采用磁耦合谐振方式对扫地机器人进行无线充电。磁耦合谐振无线能量传输通过磁场的近场耦合，使发射线圈和接收线圈发生共振来实现能量传输。一般情况下，两个有一定距离的线圈相互之间是弱耦合，但若两者具有相同的谐振频率，则会产生电磁谐振，构成一个电磁谐振系统，产生更大的能量传输。该技术与电磁感应耦合传输方式相比，其能量传输距离更远（理论上可以达到几十厘米以上至几米），与微波式能量传输相比，其传输效率更高，不会产生辐射、干扰等潜在问题。

1 系统硬件电路设计

如图1扫地机器人无线充电系统原理框图所示，该系统主要由功率发射单元PTU（Power Transmitting Unit）、功率接收单元PRU（Power Receiving Unit）组成。如图1 扫地机器人无线充电系统原理框图所示，PTU主要由主控芯片、高频逆变电路、驱动板、辅助供电电路、采样电路、通信解调电路构成。高频逆变电路，采用4个半桥构成两个全桥进行驱动，用于将低压直流转化为高频交流；采样电路用于采集输入电压、线圈电压、线圈电流、温度信号。辅助电路提供3.3V的控制电压以及12V的驱动电压；解调电路用于解调PRU发送的信息并将其反馈给主控芯片。PRU主要由高频整流电路、滤波电路、DC/DC稳压电路、采样电路组成。高频整流将耦合得到的交流高频信号转化为直流，再通过滤波电路产生稳定的直流电压，通过DC-DC稳压得到24V的输出电压。PTU通过PRU发送的参数信息（整流电压、次级线圈电流、控制信号等）以及检测初级线圈上的反馈信息做出决策，PTU通过改变PWM波频率和占空比的方式对输出功率进行调节。PRU通过定时采集接收端的整流电压、输出电流等信息向PTU反馈以调节PTU输出功率。

2 基于AM的调制解调模块设计

该系统采用反向散射的机制实现发射端和接收端的通信。PRU通过调节从PTU拾取的能量对信息进行编码，PRU拾取的能量变化会引起PTU端线圈电流幅值的变化，PTU通过检测发射线圈的电流幅值变化来解调信号。

2.1 PRU调制硬件电路设计

通信的性能对无线充电系统响应速度以及安全可靠性起着决定性的作用。由于无线充电系统发射和接收部分分离，因此通信必须准确快速，系统才能根据负载端的变化及时做出响应。本系统采用二进制振幅键控Amplitude shift keying （ASK） 的方式进行信号调制，。PRU通过主控芯片（PIC16F1508）输出2KHz的调制信号。硬件部分采用电容调制的方法对信号进行幅值调制，即通过改变接收端并联电容使谐振曲线发生偏移，从而改变发射线圈电流幅值。PTU通信调制电路如图2所示，在接收端整流电路的交流侧并联两个电容，两个电容各与一个开关管串联，芯片输出的调制信号通过高低电平控制开关管的状态，完成信号调制，该调制信号加载到载波信号。接着将已调信号通过接收线圈耦合到发射线圈。如图3PRU调制信号与已调波形所示：位于上方蓝色标签2为调制信号波形，位于下方红色标签3为已调信号波形。

2.2 PTU解调电硬件路设计

发射端通过解调电路解调出调制信号，如图4通信解调硬件电路所示：PTU从发射线圈获取已调信号（线圈电压），首先通过降压电路对已调信号进行降压处理，紧接着通过二级管、直流滤波器整流得到0-2V的直流信号，该信号通过低通滤波器从130KHz～200KHz的高频载波得到2KHz的调制信号，最后通过比较器得到0～3.3V的调制信号，如图5PTU初级线圈端耦合信号与解调信号所示，位于上方红色标签3为PTU初级线圈端耦合信号，位于下方黄色标签1为经过解调电路后的解调信号，该解调信号提供给主控芯片PIC进行解码处理。

3 系统软件设计

为了提高扫地机器人无线充电系统的兼容性和扩展性，按照Qi标准进行系统的软硬件设计。PTU主要负责信号解调、控制算法、功率调节、故障处理等工作，采用的主控芯片需要具备较强的数据处理能力以及高实时性要求。经过综合性考虑，采用Microchip的dsPIC33EP16GS202，该处理器主频70MHz，PWM模块倍频高达960MHz，对于200KHz的PWM波，可以精确到10Hz的步进，满足系统的调频精确度要求；2个12位的独立的SAR ADC核和一个共享的 SAR ADC 核，3.25MHz的转换速率可以满足采样的实时要求，对过压、过流等故障情况及时做出处理；利用dsPIC33EP16GS202芯片的CCP的捕获比较单元，实现信号的软件解码，通过使能上升沿和下降沿捕获中断，计算信号的高、低电平持续时间及500us周期内的翻转情况实现“0”和“1”的软件解码，进而获得PRU发送的报文信息（一个报文包括报文头、报文信息、报文校验和）。PRU主要负责采集电压、电流信号，并将这些信号进行编码、封装发送给PTU，因此对于芯片的要求不高，8位的MCU就可以满足要求，现采用Microchip一款性价比高，20引脚封装的8位的PIC16F1508单片机。图6为PTU程序流程图，图7为PRU程序流程图。该系统的工作流程如下所示：

3.1 缓启自检阶段

该阶段主要是通过比例调节PWM占空比进行缓启动。在缓启过程进行过压、欠压、过流检测。当检测到以上故障则退出启动并点亮故障指示灯。

3.2 选择PING阶段

该阶段即为PTU选择、定位扫地机器人充电端（PRU）。PTU选择PING的周期为500ms，占空比为10%。若此时充电区域内有PRU，PRU通过线圈耦合会拾取到电能，该电能给PRU系统供电，PTU检测整流电压Vrect，当Vrect超过VrectLow时，PRU即向PTU发送开始充电报文（0x01，0x00 ，0x00，0x03）。

3.3 充电阶段

PTU收到PRU发送的开始充电报文后，系统进入充电阶段。该阶段主要是进行功率调节。PRU每隔500ms会发送一个功率调节报文，该报文包括PRU的整流电压Vrect和次级线圈的电流Icoil。PTU根据次级线圈电流计算PRU预期的整流电压Vrect_target。根据实际整流电压值和预期整流电压值的误差利用PID算法调节PWM波的频率和占空比实现功率的调节。这里采用频率调节为主，占空比调节为辅的算法。频率调节的范围在130KHz～200KHz，占空比调节范围为10%～47%。

3.4 充电完成以及故障处理

当PRU检测到充电完成，向PTU发送充电完成报文，PTU收到后关闭PWM模块，结束功率输出。PTU端的故障包括：过压、过流、过温、通信超时故障。对于过压、过流、过温故障采取立即关闭PWM模块，停止功率输出的措施。通信超时阈值为2秒，当通信超时，系统重新进入选择PING阶段。若PRU在充电过程中发生故障应向PTU发送故障报告并尝试自行修复。若无法自行修复则进入故障闭锁状态，关闭DC-DC停止向负载供电。

4 实验研究与分析

如图8所示为无线充电系统硬件实物图，左一为PTU单元，能量的发射端，输出功率。位于中间的为发射线圈和接收线圈，用纸片垫高间距为3CM，位于右侧的是PRU单元，能量的接收端。该系统的线圈阻抗匹配采用固定电容补偿，初级线圈和次级线圈的共振频率均为100KHz，由于在共振点附近功率随频率的波动幅度较大，不利于频率调节，所以选取其工作区域偏离共振点，经过大量实验证明，选取工作区域为130KHz～200KHz。在此范围内，输出功率随频率增大而减小，且线性度比较高，稳定性好。经试验证明，系统可以实现24W（24V，1A）的能量传输。在线圈间距3cm的情况下，充电效率在电子负载输出电流在0.6A左右的时候最高，此时效率为85%，满载的时候效率有所降低，但也可达到77%。

5 结语

设计基于磁耦合谐振式的无线能量传输系统，实现了对扫地机器人的非接触式充电。采用基于PID控制算法的变频及占空比控制策略，保证系统功率输出在变载或者一定在水平和垂直位移内保持恒定，提高系统的稳定性。利用AM调制解调载波通信方式实现PTU和PRU的之间通信，该通信不仅硬件电路简单，成本低，而且通信速率可以符合系统的实时性要求。实验测试表明，设计的扫地机器人可实现无人工干预环境下安全、可靠、高效率自动充电，具有很大的市场应用前景。

参考文献

[1]宋凯，朱春波，李阳.基于磁耦合谐振的自主无线充电机器人系统设计[J]电工技术学报.2014.29（9）39-40.

[2]吕h珑.磁耦合谐振式无线能量传输特性研究[D]哈尔滨工业大学.2014.6：2-5.

[3]陆洪伟.一种谐振式强磁耦合型无线充电系统的研究[D]上海交通大学.2012（01）.

[4]窦廷军.一种磁耦合谐振式无线充电系统的设计[D].电子科技大学.2013.6：3-10.

[5]Liao Chenglin，LiJunfen，Wang Lifang. Mid-Range Wireless Charging System for Electric Vehicle[J].电工技术学报.2013（28）：81-83.

[6]朱华.松耦合无线能量传输系统相关技术研究[D].南京邮电大学.2013（05）.

篇10

>> 针对工科类服装设计专业学生“色彩与图案”课程的教学探索 浅谈服装设计与工程专业服装款式设计课程的务实性 服装设计课程教学设计改革的探讨 努力创新服装设计专业的教学方法 当代审美变化视角下的服装设计与工艺专业教学方法初探 服装设计专业实践教学方法探究 服装设计专业中的立体构成课程教学改革研究 服装工艺技术专业的服装设计课的教学方法探讨 “传统与时尚的结合”服装设计专业教学改革研究 服装设计专业制板与工艺实习、实践教学环节改革的研究 服装设计专业教学改革与实践 服装设计与工程专业教学模式改革与创新* 服装设计专业课程改革的探讨 浅谈职高服装设计专业课程改革的新思路 谈色彩构成与服装设计的互融性教学 服装设计与工程专业职业能力培养为核心的课程体系构建与实施 服装设计专业《色彩构成》课程教学创新探析 对服装设计专业基础教学的思考 关于服装设计专业的教学体验 服装设计专业的实践教学探索 常见问题解答 当前所在位置：中国 > 政治 > 针对服装设计与工程专业的色彩写生课程教学方法的改革 针对服装设计与工程专业的色彩写生课程教学方法的改革 杂志之家、写作服务和杂志订阅支持对公帐户付款！安全又可靠！ document.write("作者：未知 如您是作者，请告知我们")

申明:本网站内容仅用于学术交流，如有侵犯您的权益，请及时告知我们，本站将立即删除有关内容。 摘要：色彩基础课程是服装设计与工程专业的一门选修课程，经过尝试性教学后，发现值得关注的专业性和创新性的方法不足，若能在教学中提出新观念，可以使学生从传统的思想中解脱出来，提高对本课程学习的信心，整体提高学生的专业技术水平和艺术修养的同时，使设计产品能与社会接轨，缩短与社会的适应期，这是我们教学上共同追求的目标。 关键词：色彩修养 循序渐进 抽象 创意

服装设计与工程专业的学生在入学之前，大部分学生基本没有学习过相关的色彩基础知识，在传统的教学中，通常是在没有绘画基础的情况下，直接让学生进行客观物象的写生练习，于是造成学生对色彩基础知识的陌生，对色彩搭配缺乏正确的感受，想画好，却心有余而力不足，不会理解画面的整体感，喜欢钻入细节，与就业相关度不大，对本门课程失去信心。倘若在教学中，如果利用一些行之有效的快速提高色彩修养的方法，往往能使学生们的色彩学习达到事半功倍的效果。

笔者将色彩写生教学传统模式进行选择性的改革，教师可以围绕“如何教”与“如何学”为课堂设计的重点，将相关的色彩教学内容重新组合和更新。强化理论和实践的结合，实现理论，实践，鉴赏、创意一体化，课堂中运用启发式，参与式，协作式进行教学，为本课程与就业接轨奠定思想的基础，为专业欣赏提高审美修养。以下是将本课程分为四个阶段的循序渐进训练的方法的具体阐述。

第一阶段，培养基本的素描关系的训练

传统的色彩基础教学中已经习惯了“填鸭式”的教学，无论学生们对整体画面是否有层次的观点，只要一上课便开始写生，学生们多少会有不知所措之感。造成画面常常显脏，无立体感，色彩搭配生硬，整幅画缺乏层次感。于是先从素描关系着手训练，是第一位需要解决的问题。所以，虽然是色彩基础的训练，可还是需要先从单色素描开始，这样，学生上色时才能根据画面的整体明暗度进行上色，进行冷暖的对比，进行合理地提炼训练，对后期的色彩写生画面起到层次丰富奠定基础。

第二阶段，培养高品质的审美修养

传统的色彩写生中，往往强调写生物象的色彩冷暖关系对比，使得物象的基础色变得模糊，或者是明度关系不明确。要想将没有美术基础的学生，快速提高审美修养，最好的办法就是临摹。先临摹一些简单的单个物体，色彩较鲜明，层次关系好的作品。教师可以选择一些范画，还有写生的步骤。学生可以选择大画面中的局部进行临摹，体会画面的层次把握。

第三阶段，培养简单物体写生的兴趣

改革后建议选择与专业相关的物体写生，比如不同质感衬布的写生，毛绒玩具写生等等。主动寻找与专业相关的内容，这样物象的立体表达会成为学生学习的动力;学生会更深一层的了解到什么是画面的层次感，为后面的创作奠定审美基础。

第四阶段，提高学生与本专业结合的应用能力

教师可以选择一些著名的色彩大师的作品进行鉴赏讲解，可以是写实的静物，人物，抽象派的，立体派的，印象派的油画欣赏，强调画面的色彩搭配技巧，还有画面的整体层次的审美。临摹或创作抽象色彩。这一阶段，教师教会学生如何学习色彩，并选择性的掌握和运用技巧。

本阶段加强学生的创新意识和创造能力，是真正提高学生色彩能力的阶段，也是考核学生掌握色彩的能力阶段。是本文改革的重点和难点内容。

我们教学目标是学生将学会色彩知识再生的能力。是一种现代设计知识与技能的传递。在这一过程中，学生可以充分合理地发挥想象的能力，把被动转化为主动，训练学生将主观的组织处理而成为结构严谨，给人以丰富联想的视觉效果，可以发挥想象，绘制各种图像，还要练习与专业相关的花型设计，从而加强与本专业的结合度。

考查这一阶段的学习，我们不必要求形体的具象准确，不要求色彩的写实性，鼓励学生将生活中的不相干的事物组合起来，进行画面合理的设计;鼓励学生尝试不同的技法进行绘制，将个性充分表现在作品中。教师可以从以下三个方面评价：

1） 色彩的呼应。即选择一种色彩为关键色，分别用到从中心到的几个部位，形成画面的主次色彩搭配。同时，也能使色彩之间相互联系，形成一个多样统一的整体，色彩上取得彼此呼应的关系，才能取得视觉上的联系和唤起视觉的运动。

2）节奏和连续。色彩的有规律布置，容易引导视觉上的运动，或称色彩的韵律感。色彩韵律感不一定用于大面积，也可用于位置接近的图形上。可以显得更有内聚力。

3）加强对比。提到色彩对比，不要以为只有色相上的对比，实际上采用明度的对比、纯度的对比、清色与浊色对比、彩色与非彩色对比，都能加强色彩的魅力。

古人认为高明的艺术创作能够“以色传神，以色夺人，以色抒情，以色写意”。色彩能引人入目，色彩本身不存在美丑，各种色都有固有的美。服装设计与工程专业在完成本门课程任务时，能够做到欣赏各种风格的绘画作品，并且对抽象的色彩有了切身的体会，对未来的服装面料花型的设计及配色都有了基本的审美意识。

本文目的在于抛砖引玉，面对日新月异的服装市场，学习服装专业的实践性教学应强调创新精神，实践教学把师生的设计思路引向企业和市场，并放眼于国际教学体系，实现专业教学的整体目标，从而促进学生设计思想的提升，培养学生综合的创新能力，使学生在走出校门之前就适应社会。

参考文献：

[1]姚晓东，色彩传递[M]江西美术出版社，2003

[2]黄元庆.服装色彩[M].北京： 中国纺织出版社，2000