機(jī)電一體化系統(tǒng)的聯(lián)合仿真技術(shù)研究

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化系統(tǒng)得到了極大的完善，在現(xiàn)代化機(jī)電產(chǎn)品中，功能越來(lái)越全面，智能化程度也越來(lái)越高。隨著自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品逐漸體現(xiàn)出了智能化、自動(dòng)化、集成化等優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)于人類的依賴越來(lái)越少。由于一些機(jī)電產(chǎn)品工作環(huán)境較為特殊，因而在發(fā)生故障時(shí)，無(wú)法由人類進(jìn)行維修。因此，通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)聯(lián)合仿真技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展和應(yīng)用，都有著較大的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化系統(tǒng)；聯(lián)合仿真技術(shù)；研究

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

0 前言

在當(dāng)前社會(huì)中，機(jī)電一體化是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中都得到了十分廣泛的應(yīng)用，尤其是在一些細(xì)微加工當(dāng)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)更是發(fā)揮出了重要的作用。而在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)聯(lián)合仿真技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)，從而提升機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展水平。隨著該領(lǐng)域當(dāng)中相關(guān)研究的不斷深入，聯(lián)合仿真技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中將會(huì)得到更為良好的應(yīng)用，從而更好的提升機(jī)電一體化系統(tǒng)水平。

1 機(jī)電一體化的主要特點(diǎn)

在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，具有自動(dòng)化、智能化等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)多種電子技術(shù)的應(yīng)用，使得系統(tǒng)具備了更好的信息控制和處理功能。通過(guò)融合電子軟件和機(jī)械裝置，能夠穩(wěn)定的運(yùn)行系統(tǒng)，再配備知識(shí)豐富、技能扎實(shí)的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行操作，能夠有效的提升工作效率，同時(shí)也推動(dòng)了機(jī)電一體化系統(tǒng)的更高發(fā)展。不過(guò)，在機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)行但中，難免會(huì)發(fā)生一些難以預(yù)料和提前防控的故障問(wèn)題。其中很多故障都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，經(jīng)過(guò)有效的修復(fù)和處理，才能夠確保系統(tǒng)的良好運(yùn)行[1]。而由于一些原因的限制，很多故障都無(wú)法依靠人工檢修來(lái)完成?；诖耍a(chǎn)生了聯(lián)合仿真技術(shù)，將其應(yīng)用在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，能夠?qū)ο到y(tǒng)中存在的問(wèn)題和故障進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。對(duì)仿真技術(shù)和容錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)Ξa(chǎn)品性能進(jìn)行提升，同時(shí)使產(chǎn)品具有更為良好的可靠性。機(jī)電一體化系統(tǒng)在應(yīng)用聯(lián)合仿真技術(shù)之后，其故障率大大降低，使用壽命也有所延長(zhǎng)。

2 仿生硬件容錯(cuò)研究現(xiàn)狀

在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，具有很多方面的復(fù)雜功能，而通過(guò)對(duì)仿生硬件容錯(cuò)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)﹄娐废到y(tǒng)的情況進(jìn)行檢測(cè)，基于過(guò)去的硬件容錯(cuò)技術(shù)，對(duì)仿生理念加以運(yùn)用，從而動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)的發(fā)展和修復(fù)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題。通過(guò)優(yōu)化和改進(jìn)傳統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)，機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的自我修復(fù)。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，對(duì)于仿生學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，主要是受到了自然界的啟發(fā)，融合硬件設(shè)計(jì)、自然計(jì)算等技術(shù)，能夠得到仿生硬件，隨著聯(lián)合仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。根據(jù)外部環(huán)境的概念，仿生硬件能夠隨之調(diào)整自身結(jié)構(gòu)，從而對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行更好的適應(yīng)，發(fā)揮出良好的自我修復(fù)功能。在仿生硬件容錯(cuò)的應(yīng)用當(dāng)中，通過(guò)對(duì)進(jìn)化的放生特性的應(yīng)用，發(fā)揮出了傳統(tǒng)機(jī)電一體化系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮的作用，因而取得了十分良好的應(yīng)用效果。

3 仿生硬件容錯(cuò)技術(shù)的發(fā)展思路

3.1 胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的措施

在仿生硬件當(dāng)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(guān)陣、胚胎細(xì)胞等部分。根據(jù)連線控制信號(hào)，由開關(guān)陣對(duì)開關(guān)的閉合與線軌中線段的使用進(jìn)行控制。在胚胎細(xì)胞當(dāng)中，主要包括存儲(chǔ)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(biāo)發(fā)生器等部分。在實(shí)際應(yīng)用中，配置數(shù)據(jù)位串保存在存儲(chǔ)器當(dāng)中，結(jié)合坐標(biāo)發(fā)生器的計(jì)算結(jié)果，以及細(xì)胞狀態(tài)，在配置位串中提取一段經(jīng)譯碼后，再配置相應(yīng)的功能單元和細(xì)胞換向塊。根據(jù)細(xì)胞最近兩側(cè)的鄰居細(xì)胞坐標(biāo)，發(fā)生器對(duì)其坐標(biāo)進(jìn)行分配[2]。I/O換向塊能夠提供控制信號(hào)，滿足細(xì)胞功能單元的可編程連線需要。功能單元對(duì)n輸入的布爾函數(shù)加以實(shí)現(xiàn)，對(duì)細(xì)胞的相應(yīng)功能加以實(shí)現(xiàn)。功能單元間，通過(guò)直接連線實(shí)現(xiàn)通信，開關(guān)陣通過(guò)可編程連線對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行傳遞。

3.2 胚胎型仿生硬件的容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu)和容錯(cuò)原理

在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，利用聯(lián)合仿真技術(shù)對(duì)故障細(xì)胞進(jìn)行容錯(cuò)，可以采取行列取消或細(xì)胞取消的方式，對(duì)有錯(cuò)的單元位置進(jìn)行記錄，重新進(jìn)行布線，從而用備用單元進(jìn)行替換。在行列取消中，將出現(xiàn)差錯(cuò)的細(xì)胞整個(gè)行列中的細(xì)胞全部取消，然后由其相鄰行列的細(xì)胞替代。也就是說(shuō)，如果一個(gè)細(xì)胞出錯(cuò)，其所在的行列將移動(dòng)到備用行，繼續(xù)完成相應(yīng)的工作[3]。在細(xì)胞取消當(dāng)中，對(duì)故障細(xì)胞用備用細(xì)胞進(jìn)行替代，如果某一行出錯(cuò)的細(xì)胞數(shù)量超過(guò)了備用細(xì)胞數(shù)量，將會(huì)整行取消細(xì)胞，然后利用備用行對(duì)相應(yīng)的功能進(jìn)行發(fā)揮。在胚胎型仿生硬件容錯(cuò)當(dāng)中，錯(cuò)誤檢測(cè)具有重要的基礎(chǔ)性作用。在硬件容錯(cuò)當(dāng)中，通常采用的冗余容錯(cuò)方式主要是通過(guò)三模冗余和多數(shù)表決器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的細(xì)胞功能單元。

4 結(jié)論

在當(dāng)前的社會(huì)當(dāng)中，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，在電子工程發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)對(duì)智能化控制手段、信息技術(shù)等技術(shù)的應(yīng)用，形成良好的機(jī)電一體化系統(tǒng)。而在機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，聯(lián)合仿真技術(shù)是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用，能夠解決機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的很多問(wèn)題，通過(guò)有效的仿生硬件容錯(cuò)，更好的確保機(jī)電一體化系統(tǒng)的良好應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：余夢(mèng)含（1993-），男，本科，研究方向：機(jī)電一體化。