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近20年的发展表明,纯粹以机构组成的机械正在消亡,代之以机电一体化集成系统构成的新型机械正在兴起,因此,作为反映生产的机械科学必须进行更新,采用新的机电一体化集成理论代替,这是机械科学面临的挑战,传统的纯机械专家和工程师面临的挑战。机电控制系统是机械设备向机电一体化设备转换的重要因素,机电控制系统的设计水平在很大程度上制约着机电一体化技术的发展,目前,机电控制系统的设计基本上采用手工设计的方法,存在着“智能”自动化程度不高、对设计人员的设计经验要求高、控制软件复用性差等问题,尤其是在控制系统中,软件对硬件依赖性极强,往往不同的硬件编程语言差别较大,从而导致了控制系统开发成本高、研制周期长、设计人员负担重的现状。 为此,本课题尝试进行对机电控制系统拟实设计与仿真系统的研究,模拟手工机电控制系统的设计过程,实现机电控制系统的设计从硬件选型、应用软件生成至系统运行仿真的自动化过程。用户只需在PC机上以自然语言或绘制控制流程图、填写表格的方式输入控制任务,然后在系统内部经过数据挖掘和知识发现分析得到可用控制要求信息,并自动引导推理求解过程进行硬件选型和生成相应的控制程序,最后利用仿真接口,自动将控制程序转化为现有的控制仿真软件的文件格式,并在控制仿真软件中,从而用户可以对生成的控制系统进行仿真,检查设计的正确性。 为了后续的协作开发,系统采用了基于组件编程技术的系统架构,将开发工程划分为控制任务理解模块、控制系统生成模块、控制仿真模块3个各自独立的组件单独开发、编译、调试和测试,当所有的组件开发完成后,把它们组合在一起就可以得到完整的应用系统。其中控制任务理解模块借鉴了自然语言理解技术,实现从控制任务的自然描述到机器表示的映射;控制系统生成模块借鉴了组合化设计方法,实现对控制硬件的自动选型和控制软件的自动生成。 基于上述思想,以Visual Basic为开发工具,以COM为组件标准,开发了面向PLC控制系统的拟实设计与仿真演示软件,并以对某机械手的设计为例,验证了本系统的可行性。