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第1篇：傳統(tǒng)建模方法范文

[關鍵詞]機械產品 三維CAD系統(tǒng) 建模及關鍵技術

[中圖分類號] TH128 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-2-109-1

傳統(tǒng)機械制造業(yè)要想提高企業(yè)競爭力，就必須提高產品的創(chuàng)新能力，利用先進的技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的制造技術。將先進的三維CAD系統(tǒng)應用到機械產品的設計當中，對于產品的開發(fā)、工藝流程的設計等都有了很大的改進，而且很容易的就可以設計出三維機械產品的模型。

1機械產品中三維CAD系統(tǒng)建模的探索

1.1三維CAD系統(tǒng)體系結構

目前國內外有許多關于三維CAD系統(tǒng)建模、設計及分析的方法，例如ARIS、PERA等，這些方法論從各個角度對系統(tǒng)進行分析和描述。

根據(jù)國內外三維CAD系統(tǒng)建模方法及理論的研究，針對我國目前建模方面在實圖集成和系統(tǒng)實施模型等內容中存在的相關問題，我國的三維CAD軟件專家提出了集成化建模的方法。集成化建模方法是根據(jù)相關項目的研究建立的建模體系結構，以產品的流程模型作為體系的核心，還包括了功能模型、組織模型、信息模型等，建立起了一套完整的企業(yè)模型。所有的模型構成了一個完成的生命周期，能夠體現(xiàn)出企業(yè)產品不斷的研發(fā)和更新的過程。

1.2構建三維CAD系統(tǒng)功能的內容

利用統(tǒng)一的三維CAD系統(tǒng)設計平臺，能夠幫助公司獲得相關的工作流程及數(shù)據(jù)信息，及時將研究人員所需的資料傳遞過去，這樣可以節(jié)約時間，提高工作效率，縮短了等待數(shù)據(jù)的時間。與此同時，三維CAD系統(tǒng)除了能夠設計計算機模型、圖紙外，還可以通過統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺進行仿真模擬實驗、網(wǎng)絡編程和流程管理，形成與企業(yè)相關的知識庫數(shù)據(jù)，在有限的時間內，獲取最合適的資料，提高研發(fā)的決策。統(tǒng)一的三維CAD系統(tǒng)設計平臺的這種優(yōu)勢消除了非自動化、信息堵塞以及流程不足所造成的內在滯后。

1.3并行設計三維CAD支持系統(tǒng)功能模型

目前大多數(shù)實施CIMS的企業(yè)，采用的都是IDEFO方法來建立功能模型。IDEFO主要是通過結構化分析方法來建模，該功能模型由許多的圖形構成，它將復雜的整體分成許多的小部分，按照大小層次分解，采用圖形的方式對三維CAD系統(tǒng)進行描述，稱作三維CAD系統(tǒng)的模型。三維CAD系統(tǒng)建模僅僅處于概念性的階段，是結構化進程的前半部分，系統(tǒng)工作的的主要內容是實施階段，我們可以利用功能模型模型分析系統(tǒng)的組成和結構，還能夠實現(xiàn)從模型到現(xiàn)實的轉變。與此同時，應用IDEFO的方法對并行設計三維CAD支持系統(tǒng)功能，能夠在三維CAD系統(tǒng)平臺上完成制造、裝配、特征建模的功能設計。

2機械產品中三維CAD關鍵應用技術

近年來，隨著機械產品開發(fā)過程中新技術的應用，三維造型技術、虛擬技術等新的理論已經(jīng)逐漸代替了傳統(tǒng)的結構設計方法，所以將三維CAD技術功能與機械產品的開發(fā)相結合，在機械產品研發(fā)中建立CAD系統(tǒng)軟件平臺，采用先進的CAD系統(tǒng)軟件技術有利于推動機械設計技術的發(fā)展，提高產品的質量、降低研發(fā)成本。

2.1將三維CAD建模技術與機械產品模型相結合

機械產品的設計就是產品模型的改變，各種模型相互映射，且受到各種條件的限制。在對產品進行評估時，必須以大量的工程實例為依據(jù)對產品的結構、性能以及工藝進行審查。在產品設計的過程中，由于產品設計的目的、對象和約束條件的不同，得到的產品設計模型也大不相同。因此，根據(jù)產品設計模型的不同，對產品的設計人員進行分配，由產品的總設計師給出機械產品設計的概念和功能模型，再由其他的設計人員對產品進行模型設計。在產品進行模型構造的各個時期，主特征模型作為產品設計中最重要的模型，是連接上游和下游設計的一個紐帶。產品設計過程中的構思、概念、結構設計、制造工藝等每一個環(huán)節(jié)都需要設計人員進行詳細的計算、分析和評價。而產品模型就是將產品的概念設計轉變成產品結構、組成、制造工藝的一個真實表達。

2.2將三維CAD裝配建模技術與機械產品裝配相結合

機械產品的裝配模型就是產品由理論設計到零件設計，而且還能夠準確的完成不同機械產品裝配體設計的參數(shù)、層次以及信息的產品模型。產品模型包含了產品零部件之間的的層次和裝配關系，還包含了不同機械產品裝配設計參數(shù)之間的相互約束以及傳遞關系。產品模型是機械產品設計的核心，是產品在設計和開發(fā)過程中的最有用的工具。

機械產品裝配模型的目的主要有兩個方面。第一，能夠使三維CAD系統(tǒng)為機械產品的設計過程提供全面的支持；第二，產品裝配模型能夠給新的三維CAD系統(tǒng)的裝配自動化和工藝設計提供數(shù)據(jù)資料，并完成對設計的產品進行分析。

2.3將三維CAD系統(tǒng)軟件設計技術與產品設計流程相結合

機械產品的結構設計中包含了概念設計、結構設計、工程圖紙的繪制、性能參與以及產品制造工藝等。在進行零件設計時，首先要考慮零部件之間的約束關系，在對產品的整體設計完成后，再考慮每個零件的設計。目前在三維CAD系統(tǒng)中可以采用bottom-up設計過程和top-down設計過程來完成將設計好的零部件裝配成產品的過程。

3結語

機械產品的開發(fā)過程十分復雜，采用三維CAD系統(tǒng)建模的方式建立產品模型，根據(jù)我國軟件專家提出的集成系統(tǒng)建模的思想，將機械產品開發(fā)三維CAD系統(tǒng)軟件相聯(lián)系，建立起系統(tǒng)體系結構，并以流程模型為核心，其他模型為輔助模型，建立起了機械產品設計結構模型。

參考文獻

[1]鷹胡鐘.基于Gu的汽車縱梁模具cAD技術的研究[J].吉林工業(yè)大學，2009（12）.

第2篇：傳統(tǒng)建模方法范文

傳統(tǒng)的回歸系統(tǒng)構建方法假設用于建模的數(shù)據(jù)是充分的，但若當前場景中重要數(shù)據(jù)信息缺失，則基于此數(shù)據(jù)集訓練所得系統(tǒng)泛化能力較差。針對此缺陷，以支持向量回歸機（SVR）為基礎，提出了具有遷移學習能力的回歸機系統(tǒng)，即遷移學習支持向量回歸機（TSVR）。TSVR不僅能充分利用當前場景的數(shù)據(jù)信息，而且能有效地利用歷史知識來學習，具有通過遷移歷史場景知識來彌補當前場景信息缺失的能力。具體地，通過控制目標函數(shù)中當前模型與歷史模型的相似性，使當前模型能在信息缺失和不足時從歷史場景中得到有益信息，得到增強的當前場景模型。在模擬數(shù)據(jù)和酒類光譜數(shù)據(jù)集上的實驗研究亦驗證了在信息缺失場景下TSVR較之于傳統(tǒng)回歸系統(tǒng)建模方法的更好適應性。

關鍵詞：

遷移學習；數(shù)據(jù)缺失；支持向量回歸機；知識相關性；信息修補

0引言

在分類、回歸、聚類領域，機器學習技術都已取得了重大的成就。但許多性能良好的訓練學習方法都針對單一場景，當前場景的數(shù)據(jù)信息嚴重影響學習系統(tǒng)的性能。而在許多實際生產過程中，獲取完整的數(shù)據(jù)以重建學習系統(tǒng)是昂貴的或是不現(xiàn)實的[1]。一方面，部分生產過程中的實驗成本較高，只能選擇少量數(shù)據(jù)進行實驗；另一方面，隨著科技的發(fā)展，生產過程中正使用著越來越多的傳感設備。由于信息采集器、傳感器等設備存在短路或是其他故障的風險，其穩(wěn)定性及抗外界干擾能力尚不能令人滿意，此時這些設備采集到的數(shù)據(jù)往往存在信息缺失或信息不完整現(xiàn)象。

針對上述問題，歷史場景中的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)中蘊涵的歷史知識對當前場景的建模來說是一種有益的補充。但利用歷史數(shù)據(jù)時也會面臨一些挑戰(zhàn)，倘若當前場景跟歷史場景相比已經(jīng)發(fā)生了較大的漂移，此時大量歷史數(shù)據(jù)反而可能會帶來一些負面影響。由于信息缺失現(xiàn)象在實際應用中普遍存在，因此有必要研究出一種系統(tǒng)構建方法，能通過歷史場景數(shù)據(jù)的輔助以一定程度地承受當前場景部分數(shù)據(jù)信息的缺失。

遷移學習[1]技術借助相關場景的數(shù)據(jù)或知識以提高當前系統(tǒng)的泛化能力。由于支持向量機形式簡潔、應用廣泛，目前已有諸多基于支持向量機的遷移學習研究成果[2-7]，其中近期的研究視角集中于領域自適應[4-7]。但上述成果主要是從數(shù)據(jù)分布相近的角度來研究遷移學習問題，并未研究因總體信息量稀少導致數(shù)據(jù)分布不明顯現(xiàn)象，也未考慮到因存在局部信息段缺失而導致泛化性能惡化的現(xiàn)象。

在支持向量回歸機（Supported Vector Regression， SVR）領域，目前尚沒有文獻針對信息缺失的現(xiàn)象展開專門的研究。在相近的領域中，Yang等融合多任務學習理念[8-10]及層次貝葉斯建模[10-11]提出層次貝葉斯框架（Hierarchical Bayesian Framework， HiRBF）[12]，HiRBF方法在面對非線性遷移回歸問題時有著較好的性能，但其本質上還是對歷史數(shù)據(jù)與當前數(shù)據(jù)的折中，大量歷史數(shù)據(jù)的采用會給當前場景的學習帶來一定的干擾；蔣亦樟等[13]以模糊建模技術為基礎，研究了在ML（MamdaniLarsen）型模糊系統(tǒng)下利用歷史知識提高系統(tǒng)泛化能力的方法。

本文以支持向量回歸機為對象來探討遷移學習支持向量回歸機（Tansfer learning Supported Vector Regression， TSVR）系統(tǒng)的構建。針對部分重要信息缺失環(huán)境下回歸系統(tǒng)建模面臨的挑戰(zhàn)，本文提出了一種基于歷史數(shù)據(jù)的遷移回歸系統(tǒng)建模方法，依靠當前模型與歷史模型之間的相似性彌補當前場景信息缺失之目標。TSVR中包含傳統(tǒng)意義上的兩個回歸超平面，但其對偶問題仍相當于核化空間上的另一個支持向量回歸機問題，計算復雜度和二次規(guī)劃一致。因此，本文提出的TSVR方法具有較好的適應性與實用性，特別是對于實驗成本昂貴的場合，以及傳感器大量存在的一些生產過程，本文方法將會有很好的潛在應用前景。

第3篇：傳統(tǒng)建模方法范文

關鍵詞：時間Petri網(wǎng)；面向方面；實時系統(tǒng)；關注點

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599(2012)03-0000-02

Aspect-oriented Petri Net Applications in Real-time Systems

Cai Rewen,Zhang Lichen,Yang Min

(Faculty of Computer,Guangdong University of Technology,Guangzhou510006,China)

Abstract:Petri net as a graphical way of modeling is frequently used in business process model,for its presentation is visualized and its operation is simple.The basic idea of aspect-oriented modeling is to divide the modules according to the features of the system.The traditional Real-Time system is strictly related to the time.First,we separate the aspect of the time in the Real-Time system.Then we use time Petri net to model it.Finally, we introduce the modeling process according a use case.

Keyword:Time Petri net;aspect-oriented;Real-time system;Concerns

Petri網(wǎng)在數(shù)學上是建模和檢驗軟件產品的基本技術。它不僅有著優(yōu)越的建模能力和有利于結構化屬性，而且在設計、分析和控制上也是一個非常有效的工具[1]。在各種系統(tǒng)行為范圍中，Petri網(wǎng)被廣泛推薦使用。但傳統(tǒng)的Petri網(wǎng)并不支持面向方面的建模。目前，針對Petri網(wǎng)或面向方面來對實時系統(tǒng)進行建模的研究有很多，但大部分的都沒有將他們統(tǒng)一起來。

文獻[2]用簡單時間Petri網(wǎng)去分析實時軟件。文獻[3-6]只涉及時間Petri網(wǎng)、面向方面和實時系統(tǒng)三者中一個或兩個。文獻[7]對PrT網(wǎng)作了一個面向方面的擴展。文獻[8]提出一種通過分離時間屬性，并用時間Petri網(wǎng)建模分析實時系統(tǒng)。

一、相關工作

我們通過把面向方面的特征加到Petri網(wǎng)中，擴展Petri網(wǎng)去支持AOM。方面模塊和基本模塊用Petri網(wǎng)和基本網(wǎng)來表示。而方面網(wǎng)必須和基本網(wǎng)組合起來，通過編織機制，形成新的編織網(wǎng)。

本文對實時系統(tǒng)的面向方面進行時間建模時，通過引入時間方面來表達系統(tǒng)的時間特性，用時間Petri網(wǎng)進行建模，最后通過實例來說明。

本文其余部分組織如下。第2部分描述了面向方面的時間Petri網(wǎng)模型和實例。第3部分總結了本文。第4部分是參考文獻。

二、面向方面的Petri網(wǎng)的實時系統(tǒng)模型

（一）面向方面

傳統(tǒng)的軟件設計是按面向過程或面向對象開發(fā)的，但由于系統(tǒng)橫切屬性引起的“代碼混亂”和“代碼分散”問題，使得軟件的開發(fā)成本和維護成本很高，而面向方面編程就是在此情況下被提出來的。

在面向方面的編程語言中，主要存在以下幾個概念：

（1）join point(連接點)：程序執(zhí)行中激發(fā)通知被執(zhí)行的觸發(fā)點。

（2）pointcut（切入點）：是系統(tǒng)中的連結點，如對象生成點，方法入口點等。

（3）introduction（引入）：提供原類的修改特性，用來為添加新的變量和方法。

（4）advice（通知）： 定義程序在切入點所要完成的功能，包括前置通知、后置通知、環(huán)繞通知和異常通知等等。

（5）aspect：實現(xiàn)關注點功能的模塊化單元，由pointcut、introduction和advice組成。

（二）時間Petri網(wǎng)

Petri網(wǎng)是1962年由佩特里發(fā)明的，適合于描述異步的、并發(fā)的計算機系統(tǒng)模型。經(jīng)典的Petri網(wǎng)由庫所、變遷、有向弧和令牌等元素組成的。它較常用于軟件設計、工作流管理、工作流模式、數(shù)據(jù)分析、并行程序設計、協(xié)議驗證等中。

經(jīng)典的Petri網(wǎng)是沒有全局時間的，把時間特性加入到Petri網(wǎng)模型，使得它們能夠被應用于實時系統(tǒng)的分析。當前用于描述時間的Petri網(wǎng)模型可謂百花齊放，各有千秋；有的在變遷上引入時間元素，有的在位置上引入時間，還有的在弧上放置時間元素[9]。

時間Petri網(wǎng)定義如下：

定義1 五元組 稱作時間Petri網(wǎng)（TPN）當且僅當：

① 是一個Petri網(wǎng)，稱作Z的源網(wǎng)；

② ,其中 表示正有理數(shù)。

I稱作Z的時間函數(shù)， ，有 ， ， 和 分別稱作t的最早發(fā)生時間和最晚發(fā)生時間。

我們在這里使用Petri網(wǎng)來表示我們編織后的模塊，它由一個基本的時間Petri網(wǎng)和一個方面網(wǎng)組合而成。

（三）實時系統(tǒng)

實時系統(tǒng)廣泛應用于國防、 航空、 自動化控制等領域。一個實時系統(tǒng)要有清晰的實時響應特性以及很強的承受能力。

但實時系統(tǒng)的設計存在幾個難題：第一，程序員必須確定時間約束符合系統(tǒng)條件；第二，由于系統(tǒng)通常情況下是物理分布的，它們的行為經(jīng)常依賴通信網(wǎng)絡的隨機延遲和不可預測的中斷等；最后，多個異步進程的存在，可能產生死鎖和饑渴等。

（四）基于面向方面的時間Petri網(wǎng)實時系統(tǒng)建模

面向方面的時間Petri網(wǎng)面向方面包括了面向方面編程（AOP）的基本特征。AOP模塊化將關注點橫切成方面。一個AOP包含大量基礎模塊，而這些方面能夠被編織到一個可執(zhí)行的整體中去。

1.編織網(wǎng)機制

我們通過將一個基本網(wǎng)和通知網(wǎng)、切入點等組成的一個或多個方面網(wǎng)，通過一些確定規(guī)范，用一個編織器形成新的網(wǎng)規(guī)范，然后得到最后的編織模型。如圖1所示：

圖1：編織處理模型

2.建模過程，實例

我們火車控制系統(tǒng)的進出站來對建模過程做個實例分析?；疖囉蛇M站開始到出站的操作時間及運行狀態(tài)如下圖所示：

圖2：基本網(wǎng)N1

在基本網(wǎng)N1中，N1.t4為切入點。

在現(xiàn)實環(huán)境中，列車開動前，需要記錄列車此時的時間狀態(tài)，以便列車控制調度查看，所以此時列車啟動的時間直接影響到后面列車的控制調度。

調整調度時間的方面網(wǎng)如圖3所示：

圖3：方面網(wǎng) N2

整合方面網(wǎng)到基本網(wǎng)中的分下面幾步：

（1）由圖2可知，此通知網(wǎng)中的通知屬于后置通知，而方面網(wǎng)的切入位置是(N1.t4,N1.p4),N1中t4的輸出弧應指向方面網(wǎng)中變遷t的輸出位置，而方面網(wǎng)中的輸入弧p應指向基本網(wǎng)中p4。

（2）刪除方面網(wǎng)中的第一個變遷t、輸出弧和方面網(wǎng)中的最后一個庫所p。

最后得到的模型如下圖所示：

圖4：編織網(wǎng)

三、總結

本文通過基于面向方面的時間Petri網(wǎng)為火車進入站臺的控制系統(tǒng)建立理想狀態(tài)模型，但并沒有對其失敗模型及更為復雜的情況進行分析，同時，并沒有運用時間Petri網(wǎng)來為復雜的控制做可達性及一致性分析。

本文的工作如下：（1）介紹了面向方面、時間Petri網(wǎng)和實時系統(tǒng)的一些概念；（2）引出了面向方面時間Petri網(wǎng)相關概念；（3）總結出建模過程及建立起實例模型并進行了簡單的介紹。

進一步的工作有：（1）將火車控制系統(tǒng)及模型更深入結合起來研究，建立更為精確的模型；（2）把方面網(wǎng)的沖突及沖撞等問題考慮進去，并進行歸并處理；（3）對可達性及一致性進行分析研究。

參考文獻：

[1]Modular Representation of Urban Traffic Systems based on Hybrid Petri Nets

[2]A Petri-Net-Based Approach to Real-Time Program Analysis

[3]基于面向方面的實時系統(tǒng)建模方法

[4]基于面向對象時間Petri網(wǎng)的業(yè)務流程建模方法研究

[5]基于時間Petri網(wǎng)的建模與分析

[6]一種基于Petri網(wǎng)的面向方面的用例建模方法

[7]Threat-Driven Modeling and Verification of Secure Software

[8]Compositional Schedulability Analysis of Real-Time Systems Using Time Petri Nets

[9]時間Petri網(wǎng)分析工具的實現(xiàn)

[10]面向方面建模方法的研究及其應用

[作者簡介]蔡熱文（1986―），男，碩士，研究方向：面向方面，分布式實時系統(tǒng)；

第4篇：傳統(tǒng)建模方法范文

關鍵詞：教學改革；項目驅動；系統(tǒng)仿真；教學效果

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）05-0182-02

項目驅動教學法是一種建立在建構主義教學理論基礎上的新方法，是一種探究式教學方法，根據(jù)建構主義學習理論，學生掌握知識不是通過教師傳授得到的，而是學生在一定的情境下，借助老師和同學的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構方式獲得的。也就是說，項目驅動式教學方法是以項目為核心的，在進行系統(tǒng)仿真課堂教學時，如果只通過說教式的教學，學生對知識的掌握是膚淺的，要學會仿真系統(tǒng)的設計和開發(fā)過程，必需把學生的學習訓練有效融入真實系統(tǒng)開發(fā)任務過程中，讓學生自己動手去開發(fā)，積極地學習，只有在具體的開發(fā)過程中，讓學生自己去構建仿真系統(tǒng)開發(fā)的知識框架，才能真正掌握知識，形成能力。國內外已有很多教授都將項目驅動教學法應用于自己的課程教學過程中，比如：文獻[1]將項目驅動教學法應用于《管理信息系統(tǒng)》課程教學中，文獻[2]將項目驅動教學法應用于在計算機實踐教學中，文獻[3]分析了項目驅動教學法在職業(yè)技術教育中的應用情況，這些應用都產生了很好的教學效果。本文介紹了根據(jù)《系統(tǒng)仿真》課程以及工科學生的特點，將項目驅動教學法應用于本門課程的教學取得的效果。

一、《系統(tǒng)仿真》課程的主要知識點

《系統(tǒng)仿真》課程主要是針對普通高等學校本科工科院系的大三學生開設的課程，內容主要包括連續(xù)系統(tǒng)建模與仿真方法、離散事件系統(tǒng)建模與仿真方法、離散事件系統(tǒng)仿真策略、離散事件系統(tǒng)仿真時間推進機制、隨機變量的分布與隨機變量的實現(xiàn)、建模與仿真的校核驗證、分布交互式仿真。這些知識點理解起來都比較困難、比較抽象，在實際使用過程中，常常感到無從下手。本文中，我們根據(jù)《系統(tǒng)仿真》課程的知識點，設計三個項目，分別為香煙過濾嘴設計仿真系統(tǒng)、教學樓停車場仿真系統(tǒng)、火災撲救模擬演練仿真系統(tǒng)。這三個項目涵蓋了連續(xù)系統(tǒng)建模與仿真、離散事件系統(tǒng)建模與仿真、分布交互式仿真中的主要知識點。

二、基于項目驅動的教學實踐過程

本文中的基于項目驅動的教學方法實踐過程，在傳統(tǒng)的基于項目驅動的教學實踐過程中加入了項目檢驗的環(huán)節(jié)，也就是學生認為項目已經(jīng)完成后，需要經(jīng)過老師的檢驗，查看是否需要的知識點都已經(jīng)涉及到，項目完成的質量是否符合要求，如果都符合，則項目完成，進入總結交流、結業(yè)階段；如果不符合要求，則要求查看設計是否合理，項目實施過程是否合理，中間有哪些環(huán)節(jié)需要改進等。基于項目驅動的教學方法實踐過程如圖1所示：

三、《系統(tǒng)仿真》課程的項目驅動教學效果分析

基于項目驅動的教學方法已經(jīng)應用在兩屆學生的《系統(tǒng)仿真》課程教學中，從這兩屆學生的反應來看，效果還是不錯的。我們在每屆學生中抽取50人，總共100人，對基于項目驅動的《系統(tǒng)仿真》課程教學效果進行評價，評價表格如表1所示。

從表1可以看出，92%以上的調查項都顯示基于項目驅動的教學方法是持正面評價態(tài)度的，通過項目驅動教學方法，學生的實際動手能力和分析、解決問題的能力都得到了提高。

四、結論

課堂教學過程是教和學的統(tǒng)一過程，在這個過程中，教師的主導作用就在于強化教學對象――學生的主體意識，培養(yǎng)學生的主體能力，讓學生獨立地學，主動地學，創(chuàng)造性地學。通過基于項目驅動的教學方法在《系統(tǒng)仿真》課程中的應用情況來看，該方法還是非常適用此類課程的教學。

參考文獻：

[1]韓可眾，方黨生.基于項目驅動的《管理信息系統(tǒng)》教學探索[J].中國成人教育，2011，（17）：161-162.

[2]吳亞峰，蘇亞光.項目驅動式教學法在計算機實踐教學中的應用[J].高師理科學刊，2009，（2）：59.

第5篇：傳統(tǒng)建模方法范文

關鍵詞：石油機械設計；發(fā)展；趨勢

當前，如何進行石油機械設計的優(yōu)化與發(fā)展是重要的發(fā)展課堂，需要掌握好石油機械化設計在現(xiàn)代化社會中的發(fā)展趨勢，從復雜化的系統(tǒng)建模和方法研究、復雜系統(tǒng)化搜索策略的優(yōu)化研究兩個主要方面進行石油機械設計的發(fā)展趨勢的研究。

一.石油機械化設計在現(xiàn)代化社會中的發(fā)展趨勢

在現(xiàn)代化社會中，石油機械的優(yōu)化設計已經(jīng)不僅僅是針對現(xiàn)有的零部件，越來越關注一些系列或整機產品、組合產品以及復雜性的零部件。并且，在產品性能的要求上也逐漸從單一性向全性能與多性能的方向發(fā)展，這在很大程度上要求復雜系統(tǒng)化的全性能、多性能優(yōu)化要求。

對石油機械設計方面，對于機械的優(yōu)化需要注重并加強復雜系統(tǒng)的整體壽命周期、多目標的優(yōu)化，一定要解決好這些問題的優(yōu)化工作，但是這涉及到多個學科與領域，所以單純靠某個技術與學科是很難處理好的。所以，在當前社會中，機械優(yōu)化是多種技術與多個學科間的領域集成與優(yōu)化，并且石油機械的系統(tǒng)都是相當復雜的，例如注水系統(tǒng)、機械化的采油系統(tǒng)等等，但是其系統(tǒng)優(yōu)化后獲得的效益要遠遠大于零部件的效益。

由此可見，石油化工設備需要在全國范圍內將機械設計提升到一個全新的水平，就需要了解和掌握當前形勢下石油機械發(fā)展的趨勢，然后才能結合自身的實際情況，制定切實可行的措施，不斷促進石油機械設計的健康、可持續(xù)發(fā)展。

二.復雜化的系統(tǒng)建模和方法研究

第一，全性能、多性能目標設計的特點就在于建模的系統(tǒng)與復雜性。例如，經(jīng)濟性能方面，尤其是在方案設計的初級階段，這一階段是對系統(tǒng)壽命的成本估算，因此具有一定的困難。除此之外，一般來講都是運用語言變量來表達復雜系統(tǒng)化的社會性能，但是在語言變量的定量評價上海有待進一步研究。

可以說，復雜系統(tǒng)化的社會性能、經(jīng)濟性能與技術性能在整個壽命周期中具有很大的變化，例如企業(yè)產品的經(jīng)濟性能在壽命周期中將被分解為使用成本、制造成本、設計成本、管理維修以及回收成本等等。這樣一來，在系統(tǒng)化的整體壽命中對全能目標的實現(xiàn)就存在很大的難度，并且這也是對復雜系統(tǒng)化建模工作必須解決的重要問題。

第二，靈活運用權系數(shù)合成的多目標系統(tǒng)方法實現(xiàn)對多目標的有效優(yōu)化，這樣就可以在很大程度上滿足當前石油機械復雜性系統(tǒng)優(yōu)化的作用。然而，在系統(tǒng)中對多種子系統(tǒng)的發(fā)展相關性方面較為復雜，這就在某種意義上增加了確定多目標系數(shù)的難度，并且需要相關的研究決定。

第三，針對較大型的復雜化系統(tǒng)，需要結合實際建立相應的模型具有一定的困難，所以就需要利用近似建模與簡化建模等有效方法進行研究。也就是說，在大型復雜系統(tǒng)中每個結構部件都具有自己的獨立性，例如一體化機電系統(tǒng)之中的電子、液壓、機械等多個子系統(tǒng)之間具有的相對獨立性，因此就可以采用分級系統(tǒng)建模。另一方面，還可以利用分解模型的方式實現(xiàn)簡化建模的發(fā)展目標。

需要注意的是，模型在近似與簡化方面一定要保證各級子系統(tǒng)與復雜系統(tǒng)之間的精確度。

第四，選擇多媒體技術、智能建模、柔性建模等方式，應用好模糊優(yōu)化的工作原理，這樣才能更加有效地提升建模的真實性與效率，但是它的實現(xiàn)還有待于深入研究。

第五，實施并推廣可靠性優(yōu)化與隨機優(yōu)化等有效建模方法進行深入研究。其中，在實際生活中存在很多隨機因素，而優(yōu)化模型自身存在很多不確定性，這樣一來就出現(xiàn)了可靠性、容差設計、統(tǒng)計均值、概率等多種形式的模型。所以，在處理這類優(yōu)化問題的時候就一定會用到隨機函數(shù)的隨機優(yōu)化、數(shù)值計算以及概率分析的知識。而隨機優(yōu)化作為可靠性優(yōu)化的重要研究內容，在實際工作中具有很重要的作用與意義。

第六，在進行非數(shù)值知識的模型優(yōu)化環(huán)節(jié)中，需要提供和選擇定性解而不是非數(shù)值化的解，例如結構、效應等等，這些在實際運用的過程中是需要采用一定的方式實現(xiàn)自身設計變量的表達?？梢哉f，這種設計變量通過有效的形式可以實現(xiàn)具體數(shù)值的轉化，但是在本質上已經(jīng)失去了自身的數(shù)值價值，起到重要的標識性作用。最后，從根本上來說，這種設計最大的特點就是設計的變量性，所以在石油機械設計發(fā)展方面，需要結合石油機械的發(fā)展情況與時代的發(fā)展要求，然后適當引進先進的機械化設計，并進行有效的深入研究。

三.復雜系統(tǒng)化搜索策略的優(yōu)化研究

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，動態(tài)結構的優(yōu)化設計是建立在人工神經(jīng)網(wǎng)絡的基礎之上，并且會獲得更好的發(fā)展。而石油機械設計也會涉及很多動態(tài)化結構部件的優(yōu)化設計，逐步取代傳統(tǒng)意義上的靜態(tài)化部件優(yōu)化設計。但是在實際運用的過程中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型在解決這種復雜問題上具有強有力的速度優(yōu)勢，是一種實現(xiàn)石油機械動態(tài)結構優(yōu)化設計的有效方法，充分發(fā)揮自身的應用優(yōu)勢，擁有更加廣泛的發(fā)展與應用前景，但具體實施與研究方法目前還只是處于起始階段。

結語：

總而言之，隨著社會經(jīng)濟與科技的迅速發(fā)展，對石油的需求量也逐漸變大，因此這就需要注重并加強石油機械設計及其發(fā)展趨勢，這樣才能保證石油開采總量與質量，為社會的快速發(fā)展提供強有力的保障。因此，需要了解并掌握石油機械化設計在現(xiàn)代化社會中的發(fā)展趨勢，然后再結合實際情況與當前的時展要求進行石油機械設計，有效進行復雜化的系統(tǒng)建模和方法研究以及復雜系統(tǒng)化搜索策略的優(yōu)化研究工作，充分發(fā)揮機械設計在石油行業(yè)中的重要作用。

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第6篇：傳統(tǒng)建模方法范文

調度問題多為復雜的優(yōu)化組合問題，應用于多個領域，主要包括制造、電力、通信、交通、水利、港口等領域。生產過程調度是研究最為深入的領域之一。為適應運籌管理、優(yōu)化、自動化及計算機技術發(fā)展，生產過程調度是整個先進生產制造系統(tǒng)的核心。有效的調度及優(yōu)化方法研究及應用對縮短產品生產周期、確保產品交貨期、降低生產成本等均具有重要的意義；它是實現(xiàn)先進制造和提高生產效益的基礎和關鍵。

生產過程調度方法研究是生產過程調度問題研究的核心內容，主要包括生產過程調度問題的建模方法及其優(yōu)化方法。生產過程調度問題的傳統(tǒng)建模方法主要包括數(shù)學規(guī)劃方法、排隊網(wǎng)絡、Markov鏈、Petri網(wǎng)和仿真方法等[1]。當實際生產過程環(huán)境過于復雜，生產過程調度問題通常表現(xiàn)為多約束、多目標的優(yōu)化問題。基于上述傳統(tǒng)建模方法建立的生產過程調度模型的規(guī)模一般比較大。隨著模型的規(guī)模增長，求解的工作量呈指數(shù)級增長，調度時間的要求難以滿足。因此，傳統(tǒng)建模方法均難以得到有效應用。

目前，生產過程調度建模還存在以下諸多問題。（1）調度問題的復雜性和系統(tǒng)求解思想往往為研究者所忽視[2]。（2）現(xiàn)有建模方法難以同時處理數(shù)據(jù)和語言兩方面的信息，并且缺少統(tǒng)一的系統(tǒng)模型，而且調度研究的分類經(jīng)常是模糊不清的，某些調度研究是在很具體的層次上，通用價值很小[3]；（3）重復編碼現(xiàn)象嚴重、開發(fā)效率低是生產調度管理軟件開發(fā)面臨的一大難題[4]。因此，迫切需要進一步研究適應于復雜生產過程調度需求的調度問題建模與優(yōu)化方法。

針對上述問題，提出基于本體的生產過程調度的建模思想。目前，本體在機械制造行業(yè)的應用主要集中在企業(yè)本體、工程設計本體、產品本體、產品設計資源本體和（分布式）工作流程本體等。下面研究生產調度問題的本質、描述、概念，確定本體的領域和范圍，抽出領域中重要概念術語，規(guī)范概念及概念之間在領域中的關系，然后建立本體模型。為構建一個調度問題的統(tǒng)一語義模型，生產調度模型的構建采用本體思想，建立本體的效率得到提高，大規(guī)模調度對模型的共享和重用的需求得到有效滿足，進而提高集成過程中的自動化程度[5]。

一、關于本體的概述

本體原本是哲學理論上的一個術語。它是以體系化的形式說明萬事萬物及其關系的學說。通過收集相關領域信息，提煉出領域知識的共同內涵，確定共同概念，最后把這些共同概念和概念之間的關系表達在形式化模式的不同層次上是建立領域本體的目標。從內涵上來看，本體作為領域內不同主體（人、、機器等）之間達成的共識，是其進行交流的語義基礎。領域內公認的實體概念的有限集合是本體模型的核心，通過概念實體間的關聯(lián)關系來表達領域內公認的語義信息。蔣易強：基于本體的生產調度建模及XML描述析十堰職業(yè)技術學院學報 2012年第4期 第25卷第4期

二、生產調度問題核心概念

一個領域內公認的本體概念集是本體模型的核心，通過該集合中的概念本體之間的關聯(lián)關系來表達領域內公認的語義信息。概念提煉過程包括對生產調度領域內的信息的收集、挖掘、整理，以及重要信息和概念的確定、整合等步驟，形成領域本體的核心概念集；然后用精確的圖表或術語表示重要概念之間的基本關系，從而使得抽取的概念能被生產調度有關人員所共同理解。概念本體構建是本體模型的基礎，整個模型是否具有共享性和重用性將由其是否成功構建決定。

關于調度問題的典型概念描述：生產過程調度問題是指在滿足工藝和資源等相關約束條件下，通過確定各工件的加工機器和在相應機器上的加工順序、加工開始時間、工件組批方式和投料策略及其他關鍵資源的使用計劃等調度策略，使某個或多個調度性能指標達到最優(yōu)[1]。

關于生產調度的本質問題的表述如下：涉及任務、資源和時間等三維空間的多目標決策是單元制造任務調度問題的本質。工件在其關聯(lián)設備上的加工順序和時間在制造單元有限資源的約束下被確定，以實現(xiàn)調度目標（如最短完工時間、最小成本等）的最優(yōu)是其目標[6]。

在形式化描述方面，調度就是在滿足約束條件下，在各機器上合理地安排加工工序，并合理地安排加工時間和次序，同時優(yōu)化性能指標。因此，可以作如下形式化描述：調度問題及其擴展問題可用三元組α/β/γ的形式進行描述，其中α代表機器工作的環(huán)境，工件的加工特性用β表示，加工性能指標用γ表示[7]。

生產調度本體模型的構建主要體現(xiàn)在對相關領域本體概念的抽取和關系的繼承，抽取概念時，要在盡量簡化本體的同時使得本體盡量包含足夠多的信息。從生產調度問題的本質、描述、概念中抽象出以下核心概念類：任務（Task）、指標（Index）、規(guī)則（Rule）、方案（Schedule）和資源（Resource）。本體的存在是依賴于生產調度過程而存在的。本體的內容、概念、聯(lián)系也會隨著調度和用戶需求的變化而變化，因此本體需要根據(jù)調度和用戶需求變化進行自適應評價和修訂，以保證調度的有效共享。

三、生產調度本體關系模型

根據(jù)前文分析，從生產調度問題中抽象出以下核心概念類：任務、指標、規(guī)則、方案、資源。核心概念類及相互關系為：以所需完成生產任務為導向，將任務分解為各類指標，這些指標必須滿足約束規(guī)則，在規(guī)則的約束下優(yōu)化組合成方案，根據(jù)方案分配資源，最后資源執(zhí)行方案，完成生產任務。調度概念本體模型的框架如圖1。

四、概念集的XML表達

第7篇：傳統(tǒng)建模方法范文

關鍵詞：機電系統(tǒng) 仿真

Abstract: This thesis has established an open electro mechanical system module library by uniting the theories of bond graph and modularization. And based on it a typical complex electromechanical system .Simulation results of the global mathematical model closely verge on experimental result.

Key words: electromechanical system Simulation

中圖分類號：TU85文獻標識碼： A 文章編號：

在復雜機電一體化系統(tǒng)開發(fā)中,跨學科的系統(tǒng)建模方法、多領域模型的協(xié)同仿真和多學科協(xié)同開發(fā)的過程管理技術是目前亟待解決的關鍵技術,可以對機電一體化系統(tǒng)的設計和開發(fā)提供強有力的支持,目前已經(jīng)成為該領域的研究重點。近年來，復雜產品虛擬樣機技術隨著計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，以計算機虛擬模型仿真代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實物樣機實驗，使得由機、電、液等多領域部分集成的復雜機電產品設計開發(fā)過程大為簡化，縮短了產品開發(fā)周期，減少了產品開發(fā)費用和成本，也優(yōu)化了產品品質。復雜機電系統(tǒng)是一種“復合化系統(tǒng)”，由多學科(機械、電子、液壓等)技術相滲透、融合而成。由于標準化、模塊化在機械、電子等領域的應用，因此機電系統(tǒng)具有3個重要的性質，即系統(tǒng)、模塊、接聞。將這3個性質運用于系統(tǒng)建模，即為模塊化建模的基本思路:將系統(tǒng)按照一定規(guī)則劃分為通用性較強的模塊，并建立開放式的模塊庫;各模塊單獨建立各自的數(shù)學模型，與其物理模型一起存入模塊庫中以備調用;通過接口確立各模塊交界而的參數(shù)使系統(tǒng)整體的數(shù)字求解及仿真得以實現(xiàn)。對于同類系統(tǒng)，個別系統(tǒng)=通用模塊(不變部分)+專用模塊(變動部分)，在對其建立數(shù)學模型時，通用模塊可直接調用，只需對專用模塊進行處理并加入模塊庫中，這樣，極大的方便了系統(tǒng)物理模型的自動拼裝和系統(tǒng)數(shù)學模型的自動集成。

在對系統(tǒng)進行建模和仿真的過程中，采用鍵合圖作為建模工具，因為鍵合圖以統(tǒng)一的形式來處理不同能量范疇的系統(tǒng)，極大的方便了模塊間的接口統(tǒng)一;鍵圖模型通過一些規(guī)范化的處理可以得到標準的狀態(tài)空間方程，因此，依據(jù)文獻所提供的思路，編寫程序，由計算機自動生成系統(tǒng)的數(shù)學模型。

以典型復雜機電系統(tǒng)一與筆大型鋼廠的軋機為例，模塊劃分是對大系統(tǒng)進行分析與綜合的途徑。由于復雜機電系統(tǒng)往往是機、電、液等多能量范疇的組合，其模塊的合理劃分是一個較復雜的設計分析過程。模塊劃分太細，雖可帶來較好的直觀性和可移植性，但模塊綜合過程困難，計算量相對增加。反之，模塊劃分過粗，雖然模塊綜合過程簡單，但容易導致不可移植模塊的產生。在模塊劃分的過程中，一般遵循以下原則(1)獨立原則。獨立原則包括單獨試驗和獨立流通。單獨試驗指模塊的功能和性能可以被單獨試驗。獨立流通是指模塊可以作為“黑箱”供使用者使用。對要劃分的模塊要在功能上、結構上盡可能做到獨立化，這樣的模塊易于拼裝搭配，便于移植到不同的研究對象中。(2)典型部件原則。以結構相對獨立的部件作為模塊化單元，便于模塊的互換，對結構復雜的部件可進一步細化將部件中的某些組件模塊化?；A件若結構簡單，功能獨立，應作為單獨的模塊單元考慮。 依照劃分原則分析軋機后，建立的軋機模塊劃分小意圖，如圖所示。

對模塊描述和數(shù)學模型自動生成。首先是物理模型模塊化，依據(jù)模塊劃分原則，將所研究的軋機系統(tǒng)劃分為15個模塊， 值得注意的是，絕大多數(shù)模塊在與其他模塊聯(lián)接時，其接曰功率流向和因果關系是不確定的，因此，需要將有不同接口功率流向和因果關系的模塊分別制作并存入模型庫，以保證各模塊聯(lián)接時接口的正確?；阪I合圖的模型自動生成分為自動數(shù)值建模和自動符號建模。出于研究的需要，本文采用自動符號建模。自動符號建模的過程包括建立系統(tǒng)的功率鍵合圖，確定鍵合圖的功率流向及因果關系，依據(jù)“標準規(guī)則”擬定系統(tǒng)初始方程并整理得到標準的狀態(tài)空間方程。國內的一些學者對自動符號建模的關鍵問題也進行了研究。以MATLAIB語言為工具，實現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)學模型的自動生成，并解決了模塊間的參數(shù)調用。

模塊的集成和仿真， 由各模塊功能描述，再根據(jù)各模塊之間的藕合關系，即接口位置、因果關系的非矛盾性等，得出描述整系統(tǒng)動態(tài)結構的功率拓撲建圖，如圖下所小。圖中虛線框表明也可把數(shù)個模塊合并為一個模塊，對于非常復雜的大系統(tǒng)這種合并可以減少模塊集成過程中的計算量。

模塊數(shù)學模型的集成在模塊數(shù)學模型的建立過程中，各模塊的輸入Ui是有待確定的。整系統(tǒng)的數(shù)學模型集成，就是將各模塊的輸入確定下來。按此過程，確定各模塊的輸入Ui后，即可對整個系統(tǒng)進行數(shù)值求解及仿真。

數(shù)值求解和仿真的過程，由于各模塊固有頻率相差很大，采用各模塊分步長求解，目一相鄰模塊i, j之間計算步長hj,滿足:

T=nihi=njhj式中t——仿真時間ni,nj——各模塊總迭代次數(shù)

各模塊每一步計算完成后，根據(jù)ui的表達式求出ui各分量的值并儲存以備調用。如此處理既保證了各模塊的運算精度，又加快了運算速度。 圖一和圖二是部分仿真結果和實測對比，其要工況參數(shù)是:帶速1184m/ min，液壓源給定軋制壓力初值4. SMN，平整率1 %，前張力50kN，后力70kN_帶厚I .5mm,帶寬1500mm.

圖一：軋機下工作輥垂振沖擊速度時域響應

由圖一可知，仿真結果與實測結果比較一致，證明用該建模方法對系統(tǒng)進行分析是可靠的。

圖二：軋機下工作輥垂振沖擊速度頻域響應

結論：1)運用模塊化理論建立了一個復雜機電系統(tǒng)的全局藕合動力學模型并對其進行了仿真，經(jīng)實驗證是正確的。 ( 2)根據(jù)實際系統(tǒng)建立了一個開放式的模塊庫，制作了一批通用性較強的模塊，可以通過模塊的拆卸和拼裝構成不同類型的軋機。 ( 3)利用鍵圖建模的特點，采用了模型自動生成技術，無論是模塊的數(shù)學模型，還是模塊間藕合參數(shù)的確定，編寫程序均由計算機自動完成。使復雜機電系統(tǒng)的建模和仿真變得容易和可行。

參考文獻：

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第8篇：傳統(tǒng)建模方法范文

【關鍵詞】混雜系統(tǒng)控制；最優(yōu)控制；電力電子

0引言

由于電力電子變換器本質的高階非線性，閉環(huán)控制問題多年來未能得到較好的解決。線性、非線性和智能控制理論在電力電子中先后得到應用，由于模型存在誤差或者控制理論本身的不完備，這些解決方案都未能達到最佳。近年來隨著半導體技術的發(fā)展，高精度的高速微處理器的出現(xiàn)和普及，使現(xiàn)代控制及智能控制方法的實時計算或近似估算成為可能。在設計高性能的電力電子系統(tǒng)時，先進控制理論的應用是很有實用價值的。本文對混雜系統(tǒng)控制理論的發(fā)展現(xiàn)狀做了總結，對電力電子變換器的混雜系統(tǒng)建模及混雜系統(tǒng)控制理論在電力電子學的應用進行了總結和展望，指出切換系統(tǒng)最優(yōu)控制的應用是一個比較新穎的研究方向。

1混雜系統(tǒng)控制的研究現(xiàn)狀

混雜系統(tǒng)是一類包含相互作用的連續(xù)動態(tài)過程和離散動態(tài)過程的動態(tài)系統(tǒng)，混雜系統(tǒng)控制理論是繼線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)控制理論之后發(fā)展起來的系統(tǒng)控制理論。經(jīng)典及現(xiàn)代控制理論研究的數(shù)學模型可以視為混雜系統(tǒng)的一個特例，而將傳統(tǒng)控制的理論體系推廣到混雜系統(tǒng)控制理論還有大量的理論研究要做。混雜系統(tǒng)的模型有很多種，如層次結構模型、自動機模型，混合邏輯動態(tài)模型，切換模型等，其中應用最廣泛的是自動機模型。混雜系統(tǒng)的控制方法與現(xiàn)代控制理論類似，也包括自適應控制、學習控制、容錯控制、鎮(zhèn)定控制、最優(yōu)控制和魯棒控制等，這里僅對三種研究較為深入的控制方法加以說明。(l)鎮(zhèn)定控制：是指在給定平衡點下，調整控制策略，使系統(tǒng)由不穩(wěn)定轉換為穩(wěn)定的控制策略。類似傳統(tǒng)控制中用輸出或狀態(tài)反饋令開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。(2)最優(yōu)控制：就是在約束條件下，滿足初值和終值條件，并使系統(tǒng)的給定性能指標達到最優(yōu)的控制策略。(3)魯棒控制：實際的混雜系統(tǒng)通常存在各種不確定性，魯棒控制器按標準狀態(tài)設計，也能夠分析并克服這些不可預見的干擾因素，令閉環(huán)系統(tǒng)具有一定的魯棒性。

2電力電子變換器的混雜系統(tǒng)建模

電力電子變換器中開關器件的存在，使它成為一個典型的開關非線性系統(tǒng)。隨著開關的通斷，電路處在不同的工作狀態(tài)；每一個狀態(tài)中，系統(tǒng)都隨時間連續(xù)運行。在變換器外部或內部事件的驅動下，系統(tǒng)在各個狀態(tài)間循環(huán)跳轉，輸出由在幾個狀態(tài)間的切換平均實現(xiàn)。變換器的運行特征與混雜系統(tǒng)完全吻合，因此可以說，電力電子變換器是一類典型的混雜系統(tǒng)。目前在電力電子變換器的混雜系統(tǒng)建模中應用較多的有自動機模型和切換系統(tǒng)模型，按這兩種思路得到的變換器數(shù)學模型基本是一致的。

3混雜系統(tǒng)控制在電力電子中的應用

在國內，從20世紀末開始，越來越多的學者投入到混雜系統(tǒng)控制理論的研究，并致力于將混雜系統(tǒng)控制理論應用于電力電子變換器，目前取得了一定的成果。文獻[3]是國內較早將混雜系統(tǒng)理論引入電力電子變換器研究的論文，對電力電子電路進行了混雜系統(tǒng)建模、故障診斷、事件辨識以及小波故障分析等方面的研究。文獻[4]對變換器用自動機模型建模做了有益的探索，利用混雜自動機理論建立了電力電子電路的統(tǒng)一抽象模型，并設計出新型滑模變結構控制器。將混雜系統(tǒng)模型和非線性控制方法結合是有益的嘗試。文獻[5-6]建立了DC-DC變換器的切換線性系統(tǒng)模型，并引入了切換線性系統(tǒng)投影法的概念，提出最小投影法切換律的控制策略。仿真和實驗結果表明最小投影法切換律在DC-DC變換器中具有普遍適用性。為了實現(xiàn)切換控制的魯棒性，與PI控進行了結合在擾動情況下對平衡點進行修正。最小投影法切換律的本質是切換系統(tǒng)在任意初始狀態(tài)都能夠選擇一個指向平衡點的速度矢量場，使系統(tǒng)軌跡不斷逼近并最終穩(wěn)定運行于平衡點。

4切換系統(tǒng)最優(yōu)控制及其在電力電子中的應用展望

對混雜系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題的研究，取得了一定的成果，特別是基于切換線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制。基于經(jīng)典的動態(tài)規(guī)劃方法，文獻[7]針對切換線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制提出了一種二階段算法。首先固定切換序列，在此條件下求得切換系統(tǒng)最優(yōu)控制問題的次優(yōu)解；然后改變切換序列（改變切換次數(shù)和順序）來求全局最優(yōu)解。當把電力電子變換器視為周期的切換線性系統(tǒng)，可以用來實現(xiàn)多種目標的最優(yōu)控制。這種情況下系統(tǒng)不能達到一般意義上的最優(yōu)，但是其運算較為簡單，在一定程度上可以達到設計目標，具有一定的實用價值。文獻[8]給出基于范數(shù)、基于收斂路徑、基于收斂距離、基于收斂方向和基于綜合的周期切換線性系統(tǒng)的最優(yōu)切換律的設計方法，可以嘗試推廣到更復雜的情形，檢驗其性能。切換系統(tǒng)控制本身還不成熟，有很多問題在控制理論上未能很好地解決。由于切換線性模型可以精確地描述電力電子變換器，切換線性系統(tǒng)最優(yōu)控制期望能得到更好的特性。

5結論

作為一門交叉學科，電力電子學的發(fā)展與控制理論的應用密切相關。目前混雜控制理論還有較大的發(fā)展空間，它在電力電子的應用更是剛剛起步。切換控制是新興的控制方法，由于它所處理的切換系統(tǒng)模型可以較為精確地刻畫電力電子變換器，它在電力電子中的應用具有較好的前景。

作者:王磊 單位:韓山師范學院物電系

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第9篇：傳統(tǒng)建模方法范文

關鍵詞 MDA；模型驅動架構；軟件開發(fā)；平臺無關模型；平臺相關模型

中圖分類號TP31 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）91-0215-02

0引言

如何迅速、高效地開發(fā)軟件系統(tǒng)，適應用戶需求的快速變化，確保軟件系統(tǒng)的質量，控制軟件開發(fā)成本是軟件工程一直以來面臨的一個共通的問題。與傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法不同，MDA方法側重于系統(tǒng)建模和系統(tǒng)架構的設計。在MDA中，模型是軟件開發(fā)的核心，MDA通過目前被廣泛應用的可視化建模語言對系統(tǒng)建模，以實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務邏輯與特定技術平臺的分離，從而更大程度的提高系統(tǒng)可重用性，規(guī)范軟件開發(fā)流程，提高軟件開發(fā)效率。

1 MDA概述

模型驅動架構（Model Driven Architecture，MDA）是一種基于模型驅動技術的軟件開發(fā)框架，由國際對象管理組織（Object Management Group，OMG）于2002年，該框架以UML及其它工業(yè)標準作為技術支撐，可創(chuàng)建出高抽象度的、可機讀的、獨立于實現(xiàn)技術的標準化模型，同時可實現(xiàn)軟件開發(fā)模型在軟件開發(fā)過程中的可視化、存儲以及交換[1]，是一種溶入了新思想、新技術、新方法的軟件開發(fā)方法。

1.1 MDA體系結構

MDA體系結構如圖1，其核心是OMG的一系統(tǒng)標準：統(tǒng)一建模語言（Unified Modeling Language，UML），元對象設施（Meta Object Facility， MOF），XML 元數(shù)據(jù)交換（XML Metadata Interchange，XMI），公共倉庫元模型（Common Warehouse Meta-Model， CWM）[1]。

從同心環(huán)中心部分的核心標準到外層環(huán)的JAVA、.NET、Web Service等平臺模型再到更外一層的SECURITY等公共服務，最后到最外層Telecom等領域的應用代碼，實際上就是從與平臺無關的抽象模型到與特定平臺相關的更高層次模型，最后到各個領域應用程序的過程，這體現(xiàn)了MDA模型驅動的開發(fā)過程。

UML：是MDA存在的基礎，是一種通用的可視化建模語言，UML被MDA用于描述各種模型，UML模型的應用使得軟件開發(fā)標準化、規(guī)范化。

MOF：是MDA的的核心部分，它是對UML 更高層次的抽象，可以實現(xiàn)不同格式數(shù)據(jù)的統(tǒng)一定義，它為MDA各種模型的轉換與映射提供了基礎支持。

XMI：是一種工業(yè)標準，是基于XML的元數(shù)據(jù)交換，用于定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換格式，目的在于實現(xiàn)不同模型之間的相互理解。

CWM：是MDA實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式變換的手段，例如將數(shù)據(jù)實體從關系數(shù)據(jù)庫變換為XML格式，從而使MDA中通用的數(shù)據(jù)模型變換引擎得以實現(xiàn)。

上述標準形成了創(chuàng)建、和管理模型的基礎，為MDA在模型的建立、模型間的變換，以及模型與特定平臺代碼的轉換提供了理論依據(jù)和技術支持。

1.2 MDA模型

MDA的關鍵在于建模，建模的成敗決定了MDA軟件開發(fā)的成敗。MDA中有三個重要模型：計算無關模型（Computation-Independent Model，CIM），平臺無關模型（Platform Independent Model，PIM），平臺相關模型（Platform Specific Model，PSM）[2]

CIM模型：來自于業(yè)務領域，通過對業(yè)務領域建模產生。通常是采用圖表和自然語言相

結合的方式對系統(tǒng)相關的業(yè)務流程進行描述，因此也被稱為業(yè)務模型。

PIM模型：是對CIM模型的映射，也是對領域模型更高層次的抽象。由于其不涉及任何

與系統(tǒng)支撐環(huán)境和實現(xiàn)技術相關的信息，因此稱為平臺無關模型。

PSM模型：與PIM模型的差異在于，PMS模型是根據(jù)特定平臺和實現(xiàn)語言的映射規(guī)則由

PIM轉換而來，是與具體實現(xiàn)技術相關的平臺相關模型，是最貼近代碼級的模型。

1.3模型轉換

在MDA中，模型轉換是系統(tǒng)能否實現(xiàn)的關鍵技術，它由四部分組成：源模型、目標模型、轉換工具以及轉換規(guī)則庫。所謂模型轉換就是指利用轉換規(guī)則，通過轉換工具將源模型轉換為目標模型，最后將生成的目標模型輸出的工作過程[2]。以PIM和PSM之間的轉換為例，其轉換過程如圖2所示，為便于實現(xiàn)模型間的轉換，二者均采用同一種元語言——基于MOF擴展的UML建模，其中的變換定義由轉換規(guī)則庫描述，執(zhí)行則是通過MDA相應的轉換工具加以實現(xiàn)。

2 MDA軟件開發(fā)

MDA軟件開發(fā)思想的出現(xiàn)為軟件開發(fā)提供了一個全新的思路，它汲取并結合了現(xiàn)有軟件開發(fā)方法的優(yōu)點，如：極限編程的快捷開發(fā)、RUP的迭代式開發(fā)以及快速原型法的原型思想，在此基礎上不斷創(chuàng)新，致力于提升模型構建的標準化和自動化程度，以提高軟件的可移植性、互操作性、重用性及可維護性。MDA軟件開發(fā)生命周期如圖3所示，其各開發(fā)階段功能描述如下：

1）需求捕獲：通過與目標軟件用戶交流溝通，了解系統(tǒng)的業(yè)務工作流程及用戶對系統(tǒng)的功能需求，形成對待解決問題完整描述的文檔資料及初步用戶手冊；

2）需求分析：對需求捕獲中獲取的信息文檔進行提取、抽象，生成相關的業(yè)務邏輯文檔。該階段為CIM建模過程，可通過UML用例圖對業(yè)務流程進行計算無關建模；

3）系統(tǒng)總體設計：將前面構建的CIM計算無關模型轉換成相對應的PIM模型，由于采用UML統(tǒng)一建模，語義明確，便于理解，因此該轉換過程通過手工可方便實現(xiàn)。該階段為PIM平臺無關建模過程，可通過基于MOF的領域建模實現(xiàn)；

4）系統(tǒng)詳細設計：本階段是對系統(tǒng)特定平臺相關技術的設計過程，如：信息格式化技術、消息處理中間件、分布式組件中間件等技術的設計，當然也包括系統(tǒng)體系結構、界面表示等內容的設計。該過程是將步驟3）中的PIM模型轉換成一個或多個特定平臺模型PSM的模型轉換過程，其模型轉換由系統(tǒng)定義的一系統(tǒng)映射規(guī)則實現(xiàn)；

5）系統(tǒng)編碼：該階段為PSM平臺相關模型向實現(xiàn)代碼的轉換過程。由于PSM建模過程中已將大量的特定平臺相關信息融入其中，也就是說本階段的PSM模型已經(jīng)很大程度上貼近最終的系統(tǒng)代碼。因此，只要通過定義相關轉換規(guī)則、選擇相應轉換工具，PSM向代碼的轉換工作可由系統(tǒng)工具直接完成；

6）系統(tǒng)的測試和：對系統(tǒng)代碼的測試以及維護是本階段的主要工作，其目的是確保交付軟件系統(tǒng)的正確性、可用性及功能完備性；

通過上述分析可知，相較傳統(tǒng)軟件開發(fā)方式而言，MDA具有幾乎相同的軟件開發(fā)周期，二者不同之處在于MDA和傳統(tǒng)軟件開發(fā)在不同開發(fā)階段產生的設計工件不相同。傳統(tǒng)軟件開發(fā)中，分析與設計過程中產生的模型、圖以及文檔是為最終的代碼實現(xiàn)而存在的，它們只是軟件開發(fā)的一種輔助工具[3]，代碼編寫完成后，它們也就失去其存在的意義。而MDA軟件開發(fā)則不同，MDA在設計階段分離出抽象級別的模型，如：PIM和PSM模型，它們是正式的精確模型，它們是能夠被機器所理解和識別的，是軟件開發(fā)的產品，而不僅僅是中間過程模型[4]。因此可以說，MDA從根本上改變了軟件開發(fā)的方式，以建模行為驅動整個軟件開發(fā)過程，軟件工業(yè)的最終產品將不再是代碼，而是獨立于計算平臺的模型，這是軟件工程方法學的一個質的飛躍。

3 MDA軟件開發(fā)前景

目前，MDA正處在一個演進的過程當中，其優(yōu)勢在于：MDA可以對異構系統(tǒng)之間的互操作提供支持，這使得MDA具備了中立于任何軟件商的軟件開發(fā)優(yōu)勢。此外，MDA是需求和技術之間的杠桿和紐帶，PIM是對需求的建模，PSM則是應用具體技術后的模型，兩者之間的變更是相互獨立的，也正因如此，系統(tǒng)的商業(yè)邏輯和實現(xiàn)技術實現(xiàn)了松藕合。所以說，MDA開發(fā)方式使我們的系統(tǒng)能夠更為靈活地實現(xiàn)、集成、維護和測試[2]。

然而，MDA在實際應用中還存在著諸多問題，如：MDA為獲取業(yè)務模型的持久價值，增加了抽象層，但層與層之間的轉換并不如期待那樣順暢。比如，PIM模型PSM模型轉換，PSM模型代碼轉換，這些轉換過程都需要相應的MDA工具實現(xiàn)，而就目前而言MDA相應的開發(fā)工具并不完備，這使得模型之間的轉換比預想的要困難了許多。而且，UML作為當前最具優(yōu)勢的統(tǒng)一建模語言，在建模技術上的表現(xiàn)也并不盡如人意，UML的局限性體現(xiàn)在不能適應特殊領域的建模。因此，系統(tǒng)要想實現(xiàn)精確模型的建立就需要大量的UML擴展機制提供相應的技術支持，盡管目前也有一些語言，如：OCL（對象約束語言）可支持精確建模，然而這種支持距離真正意義上的可執(zhí)行模型還具有一定距離[4]。此外，MDA方法與工具的推廣也是一個問題，目前多數(shù)企業(yè)與個人都有一套自已的開發(fā)模式與開發(fā)工具，放棄自身多年的積累去適應一個全新的的開發(fā)模式，不能不說是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。

4 結論

總之，MDA為軟件開發(fā)提供了一個戰(zhàn)略性的方法學。MDA的發(fā)展目標就是要盡可能減少重復工作，盡可能地提升軟件復用的層次和范圍，實現(xiàn)模型的直接運行或是代碼的自動生成。盡管在MDA的發(fā)展過程中還存在著諸多內在外在的制約因素，但是MDA作為新一代的軟件開發(fā)方法，它將是未來軟件體系研究的重點，相信MDA會給未來的軟件行業(yè)帶來更大的發(fā)展空間以及更多的挑戰(zhàn)與驚喜。

參考文獻

[1]吳濤等.MDA與高?？焖賲f(xié)同開發(fā)平臺的構建[J].河北理工大學學報，2011（33）.

[2]黃建庭，等.基于面向對象的MDA三級建模技術[J].計算機應用，2010（30）.