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如果得知机械电子学这个词汇已经使用了将近40年,可能绝大多数工程师都会感到惊讶!该词汇是由Yaskawa公司的工程师Tetsuro Mori于196_9年首次使用的,那时用来描述一个由一套嵌入式系统控制的、并由一些机械和电子元器件组成的系统(见图1)。如今,很少发现有哪台机电设备没有某种类型的嵌入式系统。利用嵌入式系统的智能,可以提升性能,降低能耗,可靠性更高,操作更安全,嵌入式系统的性能是实现一套装备的差异化和价值驱动的关键。 图1:机械电子系统是由嵌入式系统控制的机械系统和电子系统的结合。 嵌入式系统的优点在于价值。随着机械电子系统利用功能更强大并为嵌入式系统提供智能的
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工业电子中的机械电子系统的模型设计工业电子中的机械电子系统的模型设计
如果得知机械电子学这个词汇已经使用了将近40年,可能绝大多数工程师都会感到惊讶!该词汇是由Yaskawa
公司的工程师Tetsuro Mori于196_9年首次使用的,那时用来描述一个由一套嵌入式系统控制的、并由一些机械
和电子元器件组成的系统(见图1)。如今,很少发现有哪台机电设备没有某种类型的嵌入式系统。利用嵌入式系
统的智能,可以提升性能,降低能耗,可靠性更高,操作更安全,嵌入式系统的性能是实现一套装备的差异化
和价值驱动的关键。 图1:机械电子系统是由嵌入式系统控制的机械系统和电子系统的结合。 嵌入式
系统的优点在于价值。随着机械电子系统利用功能更强大并为嵌入式系统提供智能的
如果得知机械电子学这个词汇已经使用了将近40年,可能绝大多数工程师都会感到惊讶!该词汇是由Yaskawa公司的工
程师Tetsuro Mori于196_9年首次使用的,那时用来描述一个由一套嵌入式系统控制的、并由一些机械和电子元器件组成的系
统(见图1)。如今,很少发现有哪台机电设备没有某种类型的嵌入式系统。利用嵌入式系统的智能,可以提升性能,降低能
耗,可靠性更高,操作更安全,嵌入式系统的性能是实现一套装备的差异化和价值驱动的关键。
图1:机械电子系统是由嵌入式系统控制的机械系统和电子系统的结合。
嵌入式系统的优点在于价值。随着机械电子系统利用功能更强大并为嵌入式系统提供智能的微处理器,软硬件之间的交互
变得更加复杂。如何控制这个复杂度,对软硬件工程师团队来说都是挑战,他们需要提出要求,问题描述,以及提出不同方式
的测试和实现方案。此外,工程师还必须设计闭环控制来补偿机电交互和外部干扰,还需要设计开环监控来监控操作环境,如
开机和关机,操作人员和设备安全,故障检测和修复。在绝大多数传统的设计方案中,工程师需要在硬件模型上测试软件,而
在研发阶段的最后才能解决软件确认问题。在这最后阶段发现的硬件和软件的问题,将会导致成本很高的延期,并会耗费很多
时间追溯原始设计。而一些功能不完整,不正确以及冲突之类的错误甚至会导致重新设计。
利用模型设计改善研发
基于模型的设计通过为不同的工程领域的设计和通讯提供一个公共环境来简化机械电子系统的开发。基于模型的设计利用
对系统级设计的感知将计算机辅助工程(CAE)加以扩展。就像计算机辅助设计(CAD)对系统进行几何的和静态的描述一样,基
于模型的设计则整合了恰当地描述系统所需的动态需求和性能需求。由于该方案主要是软件实现的,故工程师可以灵活地研究
竞争方案,并在没有大量的硬件开销的前提下开发新概念。在设计进程中,工程师可以不断地测试设计,检查其是否满足要
求,并能在开发过程中及早地发现错误,从而能够及早地及低成本地将其纠正。此外,基于模型的设计能够为嵌入式系统自动
生成代码,而无需为开环和闭环控制算法手工编写代码。
图2:基于模型的设计将系统级模型置于机械电子系统开发过程的核心位置。
基于模型的设计采用一个系统级模型,该模型通过数学的方法为设备的自然行为和受控行为定义了一个可执行的规范。工
程师可以通过模拟系统的实际动态和性能来执行模型。该模型规定了机械电子系统的期望性能的通用数学定义。由于规范是可
执行的,因此相对于需要翻译、可能导致丢失、重复、或者与其他技术要求冲突的手写文件,系统级模型具有显著的优点。
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