導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中，受內(nèi)外部因素變化的影響，實(shí)際輸出的成本、進(jìn)度、質(zhì)量會(huì)偏離原計(jì)劃目標(biāo)，而成本控制就是在成本的形成過(guò)程中，對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)所消耗的人力、物資、費(fèi)用開(kāi)支等進(jìn)行指導(dǎo)、監(jiān)督、調(diào)節(jié)和限制，把各項(xiàng)費(fèi)用都控制在計(jì)劃成本范圍之內(nèi)，保證成本目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。以往學(xué)者們?cè)谘芯?a href="http://m.alizhichou3.cn/haowen/73800.html" target="_blank">系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與成本控制問(wèn)題時(shí)，都將研究重點(diǎn)放在工程項(xiàng)目成本上，本文則從施工企業(yè)角度全面系統(tǒng)分析，輔助企業(yè)管理人員的決策行為。

1.1施工企業(yè)成本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)施工企業(yè)成本構(gòu)成內(nèi)容及企業(yè)價(jià)值活動(dòng)，本文用因果關(guān)系圖表示了包含外部關(guān)聯(lián)、企業(yè)輔助活動(dòng)以及項(xiàng)目實(shí)施三個(gè)基本結(jié)構(gòu)的施工企業(yè)成本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。此模型主要目的是用來(lái)幫助施工企業(yè)管理人員從宏觀角度掌握施工企業(yè)在建筑市場(chǎng)這一大環(huán)境中所處的位置及相應(yīng)的成本活動(dòng)。循環(huán)1和2反映了目前施工企業(yè)所面臨的“僧多粥少”的競(jìng)爭(zhēng)局面；循環(huán)9和10從戰(zhàn)略角度分析了政治、經(jīng)濟(jì)、市場(chǎng)大環(huán)境的影響，當(dāng)企業(yè)發(fā)展情況不樂(lè)觀時(shí)，勢(shì)必影響到企業(yè)相關(guān)管理活動(dòng)，如企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)和人力資源，也會(huì)對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施產(chǎn)生負(fù)面作用，因此這種情況也刺激了企業(yè)獲得項(xiàng)目的渴望度；循環(huán)3、4、5、7、8表示了施工企業(yè)與其他市場(chǎng)主體發(fā)生的交易活動(dòng)，產(chǎn)生了交易成本，具體表現(xiàn)在搜集信息、尋找目標(biāo)、合同談判、爭(zhēng)議協(xié)調(diào)與解決等環(huán)節(jié)。交易成本并不創(chuàng)造實(shí)際的價(jià)值，卻構(gòu)成企業(yè)成本的一部分，因此對(duì)于施工企業(yè)來(lái)講，如何在不降低生產(chǎn)效率的前提下有效地降低交易成本，提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力就顯得極其重要。施工企業(yè)若想獲得持續(xù)發(fā)展，可以從有過(guò)合作關(guān)系的供應(yīng)商中選擇具有互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)的，與其建立長(zhǎng)期合作伙伴關(guān)系，建立起信任機(jī)制，減少談判次數(shù)和沖突發(fā)生的頻率，降低交易成本，實(shí)現(xiàn)雙方共贏。循環(huán)6則說(shuō)明施工企業(yè)充分掌握各項(xiàng)成本產(chǎn)生動(dòng)因，并且采取有效措施來(lái)控制成本，最終會(huì)形成企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，有利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

1.2項(xiàng)目成本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

在圖2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的成本控制展開(kāi)研究。本文借助于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，建立了工程項(xiàng)目成本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，包含了返工循環(huán)、變更循環(huán)、波及效應(yīng)、控制反饋回路四個(gè)基本結(jié)構(gòu)。通過(guò)此圖，可以清晰地掌握模型中各個(gè)變量之間的因果關(guān)系以及各個(gè)環(huán)路的性質(zhì)，可以幫助決策人員加深對(duì)成本系統(tǒng)內(nèi)部反饋結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)行為關(guān)系的認(rèn)識(shí)和研究，幫助管理人員更好地進(jìn)行成本控制。

1.2.1返工循環(huán)返工循環(huán)是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)項(xiàng)目模型中最重要的結(jié)構(gòu)，學(xué)者們?cè)谘芯宽?xiàng)目管理問(wèn)題時(shí)都會(huì)研究這一循環(huán)。它反應(yīng)了工作任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程，由于項(xiàng)目的復(fù)雜性和不確定性，工作中不可避免地出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤發(fā)生的比例受工程質(zhì)量控制。返工既耗費(fèi)工時(shí)又花費(fèi)成本，還伴隨著工作任務(wù)相互之間的撞擊效應(yīng)的產(chǎn)生，惡化質(zhì)量、進(jìn)度、成本等問(wèn)題。圖3中表現(xiàn)為循環(huán)1、4、10。

1.2.2變更循環(huán)對(duì)于任何一個(gè)工程項(xiàng)目而言，工程變更也是不可避免的，工程變更主要包括工程范圍、施工條件、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的變更。變更的提出方可以是施工企業(yè)，也可以是業(yè)主和設(shè)計(jì)單位，它往往會(huì)導(dǎo)致工期延誤、成本失控，甚至對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率產(chǎn)生負(fù)面的影響。作為施工企業(yè)管理人員要加強(qiáng)對(duì)工程變更的控制，發(fā)生變更時(shí)要及時(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)簽證，估算變更成本，更新進(jìn)度計(jì)劃，收集索賠資料等。在工程初始階段，要經(jīng)常和業(yè)主溝通協(xié)調(diào)，盡可能把變更控制在設(shè)計(jì)階段初期，將變更帶來(lái)的損失壓縮到最小。

1.2.3波及效應(yīng)波及效應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程原本是指某條供應(yīng)鏈上某個(gè)成員因某種行為的發(fā)生，導(dǎo)致某變量數(shù)量上的變動(dòng)，該變量的變動(dòng)又會(huì)通過(guò)供應(yīng)鏈成員之間、供應(yīng)鏈與供應(yīng)鏈之間的相互聯(lián)系對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生極大影響。在本系統(tǒng)中，它表現(xiàn)為成本控制帶來(lái)的副作用，是客觀存在的，但在實(shí)踐中很少受到重視。借助系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)可以如實(shí)地反應(yīng)這種副作用給整個(gè)成本系統(tǒng)帶來(lái)的影響，它使系統(tǒng)問(wèn)題變得更加復(fù)雜，有經(jīng)驗(yàn)的項(xiàng)目經(jīng)理也不能保證對(duì)該類問(wèn)題系統(tǒng)的思考和分析，由此可見(jiàn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析模型的優(yōu)勢(shì)所在。

1.2.4控制反饋回路成本控制實(shí)現(xiàn)的是對(duì)項(xiàng)目成本的管理，保證成本、質(zhì)量、進(jìn)度三大目標(biāo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。為了最終實(shí)現(xiàn)計(jì)劃目標(biāo)，管理人員要密切關(guān)注項(xiàng)目實(shí)際發(fā)生情況，及時(shí)收集相關(guān)的各種成本數(shù)據(jù)信息，與計(jì)劃目標(biāo)做對(duì)比，發(fā)生偏離時(shí)及時(shí)采取糾偏措施，或調(diào)整資源計(jì)劃或調(diào)整目標(biāo)投入，以確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

2結(jié)語(yǔ)

篇2

關(guān)鍵詞：欠驅(qū)動(dòng)；機(jī)械系統(tǒng)；運(yùn)動(dòng)控制

欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)（英文全稱：underactuated mechanical systems）主要研究的是處于非完整多體系動(dòng)力學(xué)控制問(wèn)題。在動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域中，非完整系統(tǒng)作為速度約束系統(tǒng)，是不可積的，而欠驅(qū)動(dòng)飛完整系統(tǒng)則是廣義的非完整系統(tǒng)，廣義坐標(biāo)的維數(shù)超過(guò)了控制輸入維數(shù)的數(shù)量。欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)具有完全驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在控制輸入數(shù)比系統(tǒng)狀態(tài)變量的個(gè)數(shù)要低，但是會(huì)由于驅(qū)動(dòng)的減少而降低系統(tǒng)的總質(zhì)量和能源消耗，同時(shí)還能夠完成完全驅(qū)動(dòng)的各項(xiàng)任務(wù)。

一、欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型

本論文采用拉格朗日動(dòng)力學(xué)研究方法，建立陀螺擺動(dòng)力學(xué)模型。

（一）陀螺擺動(dòng)力學(xué)模型

陀螺擺動(dòng)力學(xué)模型主要分為兩個(gè)部分，即機(jī)械臂和電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的圓盤。陀螺擺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

采用這種控制設(shè)計(jì)，可以使模糊搖起控制器在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到控制目標(biāo)。當(dāng)系統(tǒng)處于搖起的平衡區(qū)域內(nèi)的時(shí)候，能量持續(xù)增長(zhǎng)，并滿足了大于零的需求。但是，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，當(dāng)?shù)谝粭U搖起的時(shí)候，處于豎直位置，第二桿如果出現(xiàn)不同的狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致切換的轉(zhuǎn)矩?cái)U(kuò)大，從而導(dǎo)致擺動(dòng)角度快速變化，不夠穩(wěn)定。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究中，主要研究陀螺擺系統(tǒng)和機(jī)械臂Pendubot系統(tǒng)的平衡控制。但是，由于兩種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)都具有非線性特征，因此導(dǎo)致控制適應(yīng)性較差，無(wú)法到達(dá)理想的控制效果。本論文通過(guò)建立陀螺擺和Pendubol系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，基于能量模糊控制，建立Pendubot系統(tǒng)搖起控制方法，并設(shè)計(jì)LQR方法的控制策略，實(shí)現(xiàn)了搖起與平衡感控制的平穩(wěn)過(guò)渡。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文增，陳強(qiáng)，孫振國(guó)，徐磊.高欠驅(qū)動(dòng)的擬人機(jī)器人多指手[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004.44（05）.

[2]賴旭芝，吳敏，余錦華. 欠驅(qū)動(dòng)兩桿機(jī)器人的統(tǒng)一控制策略和全局穩(wěn)定性分析[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2008.34（01）.

篇3

為了進(jìn)一步了解他的科研與教學(xué)情況，本刊記者（簡(jiǎn)稱：記）對(duì)曹教授（簡(jiǎn)稱：曹）進(jìn)行了一次專訪。

科研：“我會(huì)再接再厲”

記：非常感謝曹教授能在百忙之中抽出時(shí)間接受我們采訪，希望這不會(huì)影響到您其他的工作安排。

曹：不必客氣，有什么問(wèn)題你們可以隨便提問(wèn)。

記：曹教授，我們知道您現(xiàn)在擔(dān)任哈工大航空學(xué)院的飛行器動(dòng)力學(xué)與控制團(tuán)隊(duì)責(zé)任教授以及動(dòng)力學(xué)與振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室主任，目前主要從事航天器空間飛行器然后航空發(fā)動(dòng)機(jī)、大型發(fā)電機(jī)等復(fù)雜機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的非線性耦合動(dòng)力學(xué)與振動(dòng)控制方面的研究工作。請(qǐng)問(wèn)您是從什么時(shí)候開(kāi)始研究的，目前主要取得了哪些成績(jī)？

曹：2006年5月，我結(jié)束在英國(guó)蘭開(kāi)斯特大學(xué)的科研工作回國(guó)后，來(lái)到哈工大工作。此后，我就開(kāi)始從事轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，包括大型氣能發(fā)動(dòng)機(jī)組、大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)與穩(wěn)定性問(wèn)題的一些研究，并在轉(zhuǎn)子軸承的油膜力表征、帶葉片盤的轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的非線性振動(dòng)、葉片機(jī)匣的碰摩力表征以及雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的復(fù)合碰摩等方面都取得了一些成果。關(guān)于這方面的研究論文，主要發(fā)表在了英國(guó)《機(jī)械工程師會(huì)刊：工程摩擦學(xué)》、《摩擦學(xué)國(guó)際》、英國(guó)《聲與振動(dòng)》、美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的《振動(dòng)與聲學(xué)》、《振動(dòng)與控制》和《國(guó)際機(jī)械科學(xué)》、《振動(dòng)與沖擊》、《力學(xué)季刊》、《航空動(dòng)力學(xué)報(bào)》等國(guó)內(nèi)外知名學(xué)術(shù)刊物，同時(shí)還包括一些在國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)會(huì)議上報(bào)告和交流的一些論文。

2008年，我參加了國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃“近空間飛行器關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題”，并且主持了高超聲飛行器非線性耦合動(dòng)力學(xué)與熱彈性顫振控制相關(guān)的兩個(gè)培育項(xiàng)目，因此在機(jī)翼以及臂板顫振和控制方面也取得一些成果，提出了包含非線性反饋在內(nèi)的組合控制律，適用于不同飛行速度的遞進(jìn)式控制律，不同程度地提高了顫振的臨界速度。這些相關(guān)的成果發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)》、《非線性動(dòng)力學(xué)》、《國(guó)際聲與振動(dòng)雜志》等學(xué)術(shù)刊物上。

另外，在航天器研究方面，我從2010年開(kāi)始著手研究航天器的部件以及衛(wèi)星和火箭之間的隔振問(wèn)題，包括主動(dòng)隔振，被動(dòng)隔振，主被動(dòng)一體化的減振、隔振問(wèn)題，同時(shí)還主持了相關(guān)的減振/隔振的幾個(gè)項(xiàng)目。從研究思路來(lái)說(shuō)，我們主要是采取了電磁式的隔振器，包括這個(gè)現(xiàn)在用的很新的隔振平臺(tái)技術(shù)方面的工作，并且設(shè)計(jì)了相應(yīng)的隔振平臺(tái)，從而獲得了比較好的隔振效果。目前，這部分工作還正在開(kāi)展當(dāng)中。

實(shí)事求是地說(shuō)，這些年來(lái)我們的研究工作雖然已經(jīng)取得了一些成績(jī)，但有很多工作還需要深入研究，還需要進(jìn)一步努力，同時(shí)還要多跟國(guó)內(nèi)外的同行進(jìn)行交流。

記：說(shuō)到學(xué)術(shù)交流，我們知道您參加過(guò)很多國(guó)內(nèi)外專業(yè)學(xué)術(shù)討論會(huì)，并作了很多重要的學(xué)術(shù)報(bào)告，給您印象最深刻哪次會(huì)議，會(huì)議起到哪些作用？

曹：是的，我確實(shí)受邀參加過(guò)很多國(guó)際會(huì)議，在這些國(guó)際會(huì)議中，我大多擔(dān)任分會(huì)場(chǎng)主席，主持討論。此外，我自己也組織過(guò)相關(guān)的國(guó)際會(huì)議。要說(shuō)印象最深刻的學(xué)術(shù)會(huì)議，我覺(jué)得2012年在北京召開(kāi)的第23屆國(guó)際理論與應(yīng)用力學(xué)大會(huì)（International Congress of Theoretical and Applied Mechanics，簡(jiǎn)稱ICTAM）作為國(guó)際力學(xué)界最權(quán)威的學(xué)術(shù)聯(lián)合體IUTAM組織的最重要的學(xué)術(shù)大會(huì)，自1924年在荷蘭代爾夫特市首次舉辦后，每4年舉辦1次，迄今已經(jīng)在世界范圍內(nèi)成功舉辦了22次。由于IUTAM的權(quán)威性，ICTAM大會(huì)在國(guó)際力學(xué)界有著強(qiáng)大的號(hào)召力，被譽(yù)為國(guó)際力學(xué)界的“奧林匹克盛會(huì)”。由胡海巖院士主持召開(kāi)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，有來(lái)自世界各地的1300多名力學(xué)工作者參加了第22屆ICTAM大會(huì)的學(xué)術(shù)交流，共收錄論文1322篇論文，其中包括來(lái)自中國(guó)大陸的近200篇論文。因此，從這個(gè)角度而言，這個(gè)會(huì)議能夠在我們國(guó)家召開(kāi)，不僅是我國(guó)力學(xué)界的一次盛舉，而且充分體現(xiàn)了近年來(lái)中國(guó)力學(xué)水平的提高，是我們國(guó)家力學(xué)研究躋身于世界前列的一個(gè)表現(xiàn)。

對(duì)于這個(gè)會(huì)議，我的印象非常深刻，這個(gè)會(huì)議在我們國(guó)家召開(kāi)，應(yīng)該說(shuō)對(duì)于我國(guó)的力學(xué)研究，尤其是動(dòng)力學(xué)與控制及其工程應(yīng)用的研究與發(fā)展起到了非常積極的作用。

記：作為哈工大航天學(xué)院的教授、博士生導(dǎo)師，您對(duì)我國(guó)航天事業(yè)現(xiàn)狀肯定有很深的了解。那么，您認(rèn)為我國(guó)在航天航空領(lǐng)域還有哪些不足？

曹：我從事的是關(guān)于航天器結(jié)構(gòu)振動(dòng)與控制方面一些研究工作，所以還是著重從這個(gè)角度來(lái)談一談吧。應(yīng)該說(shuō)，我國(guó)近些年在這些領(lǐng)域的研究取得了很大的進(jìn)步，但是還有很多相關(guān)的挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，比如大型航天器柔性結(jié)構(gòu)振動(dòng)對(duì)姿態(tài)運(yùn)動(dòng)、軌道穩(wěn)定性等的影響，又比如說(shuō)柔性結(jié)構(gòu)振動(dòng)與姿軌運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、連接鉸間隙帶來(lái)的非光滑系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制問(wèn)題，都需要深入的研究。

從航空領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，涉及大飛機(jī)的大展弦比機(jī)翼的顫振及其抑制也需要開(kāi)展仔細(xì)地研究。此外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)問(wèn)題同樣是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

教學(xué)：“關(guān)鍵還是要培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立科研能力和創(chuàng)新能力”

記：作為博士生導(dǎo)師，您最注重對(duì)學(xué)生哪些方面的培養(yǎng)，目前為止您培養(yǎng)過(guò)多少優(yōu)秀的博士生，他們都在哪些領(lǐng)域?yàn)閲?guó)家做著貢獻(xiàn)？

曹：就博士生培養(yǎng)而言，我認(rèn)為最重要的還是要培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立進(jìn)行科研工作的能力，簡(jiǎn)而言之，就是要著重培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。也就是說(shuō)，要在科研過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。當(dāng)然，除了這些，還需要培養(yǎng)學(xué)生具備一些與科學(xué)研究相關(guān)的工作能力。比如說(shuō)，從問(wèn)題的提出到申請(qǐng)相應(yīng)的項(xiàng)目，然后對(duì)這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)劃和解決，最后寫出相應(yīng)的科研報(bào)告等等，各個(gè)方面都需要培養(yǎng)。與此同時(shí)，導(dǎo)師還應(yīng)當(dāng)關(guān)注學(xué)生的修為和交流能力，比如說(shuō)溝通與學(xué)術(shù)交流方面的能力培養(yǎng)、國(guó)際視野的培養(yǎng)等。

基于這些理由，我們會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生參加相應(yīng)的國(guó)際會(huì)議，并且也會(huì)派出學(xué)生進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，同時(shí)我們因?yàn)樽约航M織過(guò)一些國(guó)際國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)會(huì)議，所以我們的學(xué)生在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，也參與了這樣一個(gè)國(guó)際國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議的組織安排等這樣一些工作。應(yīng)該說(shuō)，在博士生的培養(yǎng)方面，我們做的工作應(yīng)該是比較全面的。

我在國(guó)外工作的時(shí)間比較長(zhǎng)，2006年才回國(guó)，因此直到2006年我才開(kāi)始帶自己的研究生。迄今為止，已有9人獲得了博士學(xué)位，他們分別在相關(guān)的科研院所和高等院校工作，如涉及航空航天的研究院所、南京理工大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)等單位。

至于說(shuō)為國(guó)家做出了哪些重要貢獻(xiàn)，我想到現(xiàn)在還說(shuō)不上。不過(guò)，從我了解到的情況來(lái)說(shuō)，他們目前都已經(jīng)在各自的工作崗位上發(fā)揮了一些積極的作用。

記：除了在哈工大從事教育工作，您還曾到香港、英國(guó)、澳大利亞等海內(nèi)外進(jìn)行訪問(wèn)或教學(xué)，在這一過(guò)程您感覺(jué)和國(guó)外的教育方面有哪些差別？

曹：這個(gè)問(wèn)題，我可以簡(jiǎn)單地談一點(diǎn)自己的看法。1996年和1999年，我在香港理工大學(xué)的土木與結(jié)構(gòu)工程系做了一些合作研究，2000―2006年在英國(guó)蘭開(kāi)斯特大學(xué)物理系，也是做一些合作研究，后來(lái)去澳大利亞做了一個(gè)短期的訪問(wèn)。通過(guò)在這些個(gè)國(guó)家和地區(qū)的合作研究，我本人也確實(shí)接觸到了一些新的東西，從而了解到國(guó)外教學(xué)與研究方式跟我們當(dāng)然有一些區(qū)別。

我認(rèn)為國(guó)外的教育跟我們最大的一個(gè)區(qū)別就是他們更注重啟發(fā)式的教學(xué)，并且更關(guān)注學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，尤其是在研究成果的展示方面，外國(guó)的學(xué)生具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。因?yàn)樗麄儚母咧小⒋髮W(xué)、研究生到博士生都一直有相應(yīng)的展示的機(jī)會(huì)，都要做相應(yīng)的研究與交流，還要做相應(yīng)的報(bào)告。所以國(guó)外學(xué)生在成果展示以及和外界的交流等方面，具有一定的優(yōu)勢(shì)。但從另外一個(gè)角度來(lái)看，我們中國(guó)學(xué)生的基礎(chǔ)更好，更扎實(shí)，學(xué)的東西也更多一些。

因此，我們經(jīng)常可以看到這樣一種情況，就是中國(guó)的學(xué)生大概在剛畢業(yè)的一兩年，如果要和國(guó)外的學(xué)生去競(jìng)爭(zhēng)的話，那么在成果展示和交流能力方面可能會(huì)稍微差一些，但是一旦我們熟悉了國(guó)外學(xué)生的研究方法，應(yīng)該說(shuō)中國(guó)的學(xué)生還是很有優(yōu)勢(shì)的。

目標(biāo)：“教學(xué)與科研工作應(yīng)當(dāng)并舉，不可偏廢”

記：最后一個(gè)問(wèn)題，就是說(shuō)在未來(lái)您會(huì)偏重于教學(xué)還是研究？在您的研究領(lǐng)域還會(huì)做哪些努力？

篇4

（1）世界模型:WORLDII和WORLDIII模型(Dennis，Meadows，1974年)，研究了世界范圍內(nèi)人口、自然資源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和污染諸因素的相互制約關(guān)系及產(chǎn)生的各種可能后果。

（2）國(guó)家模型:中國(guó)SD模型(SDNMC)建立于08年代末，能用于研究數(shù)十年乃至百年內(nèi)中國(guó)發(fā)展總趨勢(shì)，揭示未來(lái)社會(huì)發(fā)展的矛盾、問(wèn)題和阻礙因素，并提出預(yù)見(jiàn)性的發(fā)展戰(zhàn)略和建議。

（3）區(qū)域或城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展模型:西方城市SD模型(Jay.W.Forrester，1968年)揭示了西方國(guó)家城市發(fā)展、衰退、復(fù)蘇的內(nèi)在機(jī)制;王其藩建立的中心城市技術(shù)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的SD模型，研究了上海市城市碩士論文利技、教育、經(jīng)濟(jì)三者的協(xié)調(diào);張炳發(fā)建立的佳木斯市宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)仿真模型，研究了城市宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能;吳健中等人建立的新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的SD模型，探討了新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素。

此外,系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)還用于企業(yè)管理、城市規(guī)劃、環(huán)境與農(nóng)業(yè)的發(fā)展和建筑工程管理等方面，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。

3.1.4系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本特點(diǎn)

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解決問(wèn)題的獨(dú)特性就是建立規(guī)范的數(shù)學(xué)模型。從系統(tǒng)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)入手建模，同時(shí)借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)分析研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能與動(dòng)態(tài)行為的內(nèi)在關(guān)系，從而找出解決問(wèn)題的對(duì)策。基于因果關(guān)系和結(jié)構(gòu)決定行為，這就是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的獨(dú)到之處。

(l)所建模型與管理者的思維模型相溝通。任何模型一般總是要組織信息、澄清觀點(diǎn)、統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，對(duì)令人困惑和有爭(zhēng)議的系統(tǒng)行為給出令人滿意的解釋。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的建模技術(shù)易于將管理者的思維進(jìn)行量化。

(2)研究問(wèn)題注重從因果機(jī)制出發(fā)。因果關(guān)系是存在于各種現(xiàn)象的普遍關(guān)系。從因果關(guān)系出發(fā)，分析各因素之間構(gòu)成的因果反饋環(huán)，才能從紛亂的現(xiàn)象中找出發(fā)生這些現(xiàn)象的內(nèi)在原因和形成機(jī)制。

(3)從觀察系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)認(rèn)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力。只有了解了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和變化機(jī)制，才有可能預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)的行為。因而系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型也被稱為“結(jié)構(gòu)依存型”模型。

(4)內(nèi)生化處理。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型從內(nèi)部尋求解釋系統(tǒng)行為的規(guī)律，重點(diǎn)在于模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

(5)非線性行為。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型能夠處理復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，因而適于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用研究研究社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)。

(6)延遲特性。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型引入了延遲機(jī)制，使模型與所描述的實(shí)際系統(tǒng)更為接近。

(7)能夠進(jìn)行政策仿真。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是實(shí)際系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室，利用模型仿真剖析系統(tǒng)，獲取更豐富、更深刻的信息，進(jìn)而覓尋解決問(wèn)題的途徑。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解決問(wèn)題的過(guò)程實(shí)質(zhì)上也是尋優(yōu)過(guò)程，其最終目的是尋找系統(tǒng)較優(yōu)結(jié)構(gòu)，以求得較優(yōu)的系統(tǒng)功能。

3.1.5在需求工程中應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的可行性

人類的社會(huì)系統(tǒng)中存在兩類復(fù)雜性問(wèn)題:“細(xì)節(jié)性復(fù)雜(Detail Complexity)”，和“動(dòng)態(tài)性復(fù)雜(Dynamic Complexity)”。細(xì)節(jié)性復(fù)雜是指問(wèn)題的變量很多，要解決此類問(wèn)題須考慮的因素千頭萬(wàn)緒，并且要處理的工作項(xiàng)目十分繁瑣，傳統(tǒng)的作業(yè)研究和策略規(guī)劃即在處理這類問(wèn)題。所謂的動(dòng)態(tài)性復(fù)雜則是指引發(fā)此類問(wèn)題的因素或變數(shù)可能不多，但是變數(shù)之間環(huán)環(huán)相扣，彼此交錯(cuò)，互為因果，且大都有時(shí)間上的延遲(delay)。一般而言，這類問(wèn)題具有以下的特征:

(1)原因和影響不明確，且影響的結(jié)果往往并非顯而易見(jiàn)的，因?yàn)橐蚺c果往往不在時(shí)空上直接的關(guān)聯(lián)。

(2)同一行動(dòng)其短期和長(zhǎng)期的影響常具有極大的差異。

(3)一個(gè)行動(dòng)在不同的部門中，會(huì)產(chǎn)生一連串不同的結(jié)果。

(4)可見(jiàn)的干涉行為，產(chǎn)生不可見(jiàn)的結(jié)果。

許多管理方面復(fù)雜深?yuàn)W的預(yù)測(cè)與分析工具，以及洋洋灑灑的策略規(guī)劃，常常無(wú)法產(chǎn)生真正突破性的貢獻(xiàn)，其原因也是這些方法只能用來(lái)處理“細(xì)節(jié)性復(fù)雜”，而無(wú)法用來(lái)處理“動(dòng)態(tài)性復(fù)雜”。處理“動(dòng)態(tài)性復(fù)雜”的問(wèn)題，不能一味的企圖以“復(fù)雜對(duì)付復(fù)雜”，必須了解整個(gè)問(wèn)題背后相互間的關(guān)聯(lián)性后，才有可能尋求對(duì)策。“結(jié)構(gòu)影響行為”，系統(tǒng)思考就是用來(lái)幫助我們看清復(fù)雜狀況背后運(yùn)作的結(jié)構(gòu)(structure)并尋找出杠桿解(leverage point)所在的位置。大多數(shù)管理上的問(wèn)題都是屬于動(dòng)態(tài)性復(fù)雜問(wèn)題，而非細(xì)節(jié)性復(fù)雜問(wèn)題。

篇5

[關(guān)鍵詞] 存貨控制；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；Vensim

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 06. 027

[中圖分類號(hào)] F272.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2014）06- 0044- 03

0 前 言

存貨控制是現(xiàn)代財(cái)務(wù)管理日常工作的重要環(huán)節(jié)，在經(jīng)典的存貨優(yōu)化控制模型中，通常對(duì)企業(yè)的內(nèi)部管理與外部環(huán)境作了非常理想化的界定，例如產(chǎn)供銷各個(gè)環(huán)節(jié)上的無(wú)縫對(duì)接，推導(dǎo)出精致的最佳經(jīng)濟(jì)采購(gòu)量公式，然而現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)千頭萬(wàn)緒，很難符合純數(shù)學(xué)意義的運(yùn)籌學(xué)庫(kù)存模型假設(shè)前提，一種以數(shù)值仿真技術(shù)為標(biāo)志的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)為解決這類復(fù)雜問(wèn)題提供了強(qiáng)有力的工具。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)不同于運(yùn)籌學(xué)，它不是依據(jù)抽象的各類假設(shè)去尋求所謂的“最優(yōu)解”，而是以現(xiàn)實(shí)的客觀存在為對(duì)象，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際信息構(gòu)建動(dòng)態(tài)的仿真模型，并通過(guò)計(jì)算機(jī)反復(fù)模擬對(duì)系統(tǒng)未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行分析與研究。

1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本知識(shí)

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamics，英文簡(jiǎn)稱SD）是由美國(guó)學(xué)者Forrester教授在1956年提出的，其最初的目標(biāo)是為了解決企業(yè)生產(chǎn)與庫(kù)存方面的問(wèn)題。現(xiàn)在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目管理、供應(yīng)鏈管理、學(xué)習(xí)型組織以及公司戰(zhàn)略等。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的思想來(lái)源于流體力學(xué)，采取生動(dòng)直觀的方式對(duì)組織運(yùn)作進(jìn)行描述，即用SD專業(yè)語(yǔ)言刻畫企業(yè)各類資源在時(shí)空中的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，包括訂單流（order）、人員流（people）、資金流（money）、設(shè)備流（equipment）、物料流（material）以及信息流（information）。

構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型通常包含如下步驟：①明確建模系統(tǒng)的目標(biāo)；②界定系統(tǒng)研究邊界；③確定因果作用相互關(guān)系；④運(yùn)用SD專業(yè)方法建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；⑤計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)；⑥對(duì)仿真結(jié)果分析；⑦對(duì)模型進(jìn)一步修正。其中第③、④步驟是解決問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)，要求對(duì)研究問(wèn)題有深入研究，同時(shí)要具備系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)知識(shí)，包括繪制因果關(guān)系圖、流程控制圖以及建立結(jié)構(gòu)方程式等。

2 存貨控制的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)案例——以Excel為工具

對(duì)于財(cái)務(wù)工作者來(lái)說(shuō)，通常對(duì)Excel軟件比較熟悉，但是該軟件進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真方面的研究較少。一般來(lái)說(shuō)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是用一組微分方程來(lái)反映系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的，通常需要采用相關(guān)專業(yè)軟件處理。對(duì)于具備系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的Excel高手，也可以將Excel與VBA工具相結(jié)合來(lái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型，這對(duì)于普通財(cái)務(wù)工作者是很難做到的。但是對(duì)于有些簡(jiǎn)單問(wèn)題可以運(yùn)用Excel來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本框架，其目的主要是掌握系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本原理，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。

下面根據(jù)溫素彬博士Excel系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方面的論文進(jìn)行修改得到如下存貨控制案例：假設(shè)某存貨系統(tǒng)初始庫(kù)存量為2 000千克，初始在途訂貨量為6 800千克，期望庫(kù)存量為7 500千克，庫(kù)存調(diào)節(jié)時(shí)間為2周，訂貨延遲時(shí)間為4周，模擬時(shí)間間隔為1周，試采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法探討庫(kù)存系統(tǒng)變化情況。

在分析存貨系統(tǒng)前作如下基本假設(shè)：①訂貨速率R1與期望庫(kù)存量EQ與實(shí)際庫(kù)存量Qt之差成正比，與庫(kù)存調(diào)節(jié)時(shí)間T1成反比；②實(shí)際庫(kù)存量變化率ΔQ等于收貨速率R2；③收貨速率R2與在途訂貨量ZQ成正比，與訂貨延遲時(shí)間T2成反比；④在途訂貨量變化ΔZQ率等于訂貨速率R1與收貨速率R2之差。

在Excel表格中建立各參數(shù)之間的數(shù)量勾稽關(guān)系，用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)專業(yè)術(shù)語(yǔ)表示為狀態(tài)變量（level variable）方程與速率變量（rate variable）方程，具體方程式見(jiàn)表1。

為了動(dòng)態(tài)反映存貨系統(tǒng)的變化情況，利用Excel中的控件工具調(diào)整時(shí)間，得到庫(kù)存量與在途訂貨量之間的動(dòng)態(tài)變化（圖1）。

從圖1可知，存貨量與在途訂貨量在最初的前31周波動(dòng)較大，31周以后將趨于平穩(wěn)。

在存貨控制中要注意防止劇烈振蕩或者出現(xiàn)類似混沌現(xiàn)象，例如在其他條件不變的情況下，將庫(kù)存調(diào)節(jié)時(shí)間為1周，訂貨延遲時(shí)間為1周，則會(huì)出現(xiàn)圖2中的不利情況。

3 存貨控制的Vensim系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬

對(duì)于簡(jiǎn)單存貨問(wèn)題可以采用Excel來(lái)模擬，但是如果系統(tǒng)比較復(fù)雜這時(shí)就要采用專業(yè)軟件Vensim，該軟件是由美國(guó)Ventana公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，是一個(gè)可視化的模擬、優(yōu)化軟件，為了清晰反映存貨系統(tǒng)，仍以上述存貨系統(tǒng)為例，運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)專業(yè)軟件Vensim繪制存貨控制流程圖（該圖很難用Excel繪制）如圖3。

繪制控制流程圖僅僅從定性上反映各變量之間的因果作用關(guān)系，要對(duì)上述存貨系統(tǒng)進(jìn)行模擬，就需要對(duì)上述參數(shù)定量化，其參數(shù)定義公式見(jiàn)表1，Vensim建立各參數(shù)之間關(guān)系操作界面如圖4、圖5。

從圖6、圖7可知，存貨量與在途訂貨量在最初的前31周波動(dòng)較大，31周以后將趨于平穩(wěn)。

4 結(jié) 論

（1）Excel進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真僅僅適應(yīng)于簡(jiǎn)單問(wèn)題，如果對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，這時(shí)就需要與VBA相結(jié)合，因而對(duì)計(jì)算機(jī)編程水平要求很高。

（2）Vensim是專業(yè)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件，可以繪制生動(dòng)形象的流程控制圖，而Excel軟件很難實(shí)現(xiàn)，同時(shí)Vensim在定義各類系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程時(shí)，采取圖形界面引導(dǎo)，因此學(xué)習(xí)方便、操作簡(jiǎn)單，對(duì)于本文中的存貨控制案例，兩種軟件仿真結(jié)果完全相同。

（3）Vensim系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件，可以將Excel軟件中的函數(shù)、控件、模擬運(yùn)算表以及方案管理器等方面的功能有機(jī)集成與融合在一起，為解決財(cái)務(wù)管理各種復(fù)雜問(wèn)題提供了強(qiáng)有力工具。

主要參考文獻(xiàn)

[1]溫素彬.基于Excel的存貨管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003（2）.

[2]龔曉光，張娟.用Excel實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型模擬與尋優(yōu)——以網(wǎng)民擴(kuò)散為例[J].系統(tǒng)仿真技術(shù)，2008（1）.

[3]鐘永光，賈曉菁.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

篇6

關(guān)鍵詞：破碎錘的組成；工作裝置傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；CAX及軟件；多體動(dòng)力學(xué)理論

一、 液壓破碎錘概述

. 液壓破碎錘及其組成

車載液壓破碎錘可以高效地完成碎石、拆除、公路修補(bǔ)、凍土挖掘、二次破碎等艱苦工作，歐洲和美國(guó)的各種車載破碎錘紛紛面世，如Atlas Copco、Rammer、Montabert、Indeco等。.80年代，韓國(guó)的破碎錘也繼日本之后有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，1986年韓國(guó)水山重工推出了液壓破碎錘，韓國(guó)相繼出現(xiàn)了很多品牌。

破碎錘的沖擊能量的來(lái)源還是由以下3種方式提供：第一種由液壓油提供，例如Rammer和Montabert；第二種由氣壓提供，例如日本的破碎錘；第三種也是效果最好的，由液壓、氣壓混合提供，一般液壓占25％、氣壓占75％，如Atlas Copco公司設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的破碎錘。但所有的破碎錘活塞回到原位的力完全是由液壓提供。目前液壓破碎錘已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于公路再建、市政拆除、礦山、采石、隧道、水下作業(yè)等工程建設(shè)領(lǐng)域。

..本文所研究的液壓破碎錘是在單斗反鏟型液壓挖掘機(jī)上改裝的，將液壓挖掘機(jī)上的鏟斗改裝成液壓錘。因此總體結(jié)構(gòu)包括動(dòng)力裝置、工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)和輔助設(shè)備等。常用的全回轉(zhuǎn)式液壓挖掘機(jī)的動(dòng)力裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部分、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輔助設(shè)備和駕駛室等都安裝在可回轉(zhuǎn)的平臺(tái)上，通常稱為上部轉(zhuǎn)臺(tái)。因此又可將液壓破碎錘概括成工作裝置、上部轉(zhuǎn)臺(tái)和行走機(jī)構(gòu)等三部分。.

二、工作裝置設(shè)計(jì)方法

1． 工作裝置傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

我國(guó)工程機(jī)械發(fā)展與國(guó)外相比相對(duì)較晚、較慢，技術(shù)水平整體較低。工作裝置的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)歷史中起到了主要作用。對(duì)于工作裝置的設(shè)計(jì)方面國(guó)內(nèi)外研究的情況大致是：

(1) 圖解設(shè)計(jì)法；(2) 基于平移性的作圖法；(3)解析法；(4) 綜合圖解設(shè)計(jì)法；(5) 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以上設(shè)計(jì)方法基本上遵循一般連桿機(jī)構(gòu)的位置綜合原則，側(cè)重考慮工作裝置的平移性。對(duì)它的工作裝置伸縮性與平移性，平移性與自動(dòng)放平性，動(dòng)力性與自動(dòng)放平性之間的矛盾關(guān)系未能綜合分析，只是滿足單個(gè)性能的要求，無(wú)法達(dá)到全局最優(yōu)。總之，這些方法都是基于二維平面上進(jìn)行的。對(duì)于工作裝置干涉問(wèn)題、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等問(wèn)題不可能很好的解決，也不可能直觀的表現(xiàn)出來(lái)。

近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在工作裝置設(shè)計(jì)上出現(xiàn)了基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的工作裝置設(shè)計(jì)。例如吉林工業(yè)大學(xué)、大連理工大學(xué)和洛陽(yáng)拖拉機(jī)廠等利用虛擬樣機(jī)技術(shù)不但研究了工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性，而且對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，但是它們不是對(duì)模型進(jìn)行了大量的簡(jiǎn)化，就是只局限于對(duì)剛體情況下工作裝置虛擬樣機(jī)的研究。

本論文是在全面分析液壓破碎錘工作裝置的基礎(chǔ)上，建立工作裝置的虛擬樣機(jī)模型，在虛擬環(huán)境下模擬物理樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀況，快速分析各種設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，幫助設(shè)計(jì)人員完成以前需經(jīng)數(shù)次物理樣機(jī)才能完成的實(shí)驗(yàn)研究。

2． CAX技術(shù)及其軟件

由文獻(xiàn)可知，CAX技術(shù)是虛擬樣機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)。一般意義的CAX技術(shù)主要指CAD、CAPP、CAM、CAE、CAQ等，限于篇幅，本文主要闡述CAD/CAE技術(shù)及其軟件。

目前，工程設(shè)計(jì)中常用的CAD軟件有二維和三維軟件之分。其中三維造型軟件比較知名的有Pro/ENGINEER，UG，Solid works，I-DEAS，CATIA，CIMATRON等。各個(gè)三維CAD軟件當(dāng)前的最新版本是Pro/ENGINEER wildfire2.0，UG NX4.0，Solid works 2006，I-DEAS NX V11，CATIA V5，CIMATRON E6.0等等。

本文將采用Pro/ENGINEER wildfire軟件完成液壓破碎錘工作裝置的建模與裝配，建立工作裝置的虛擬樣機(jī)并進(jìn)行不同作業(yè)工況下的動(dòng)態(tài)模擬。

所謂CAE即Computer Aided Engineering（計(jì)算機(jī)輔助工程）是指工程設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算與分析仿真，具體包括工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)與過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度與壽命評(píng)估、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)仿真。工程數(shù)值分析用來(lái)分析確定產(chǎn)品的性能；結(jié)構(gòu)與過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)用來(lái)保證產(chǎn)品功能、工藝過(guò)程的基礎(chǔ)上，使產(chǎn)品、工藝過(guò)程的性能最優(yōu)；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命評(píng)估用來(lái)評(píng)估產(chǎn)品的精度設(shè)計(jì)是否可行，可靠性如何以及使用壽命為多少；運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)仿真用來(lái)對(duì)CAD建模完成的虛擬樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真。從過(guò)程化、實(shí)用化技術(shù)發(fā)展的角度看，CAE的核心技術(shù)為有限元技術(shù)與虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)。

目前工程實(shí)際中應(yīng)用較多的CAE軟件有ANSYS、MATLAB、ADAMS、ALGOR等。各個(gè)軟件的最新版本是ANSYS 8.0、MATLAB 8.5、ADAMS 2005、ALGOR V17等。

本文采用MSC.ADAMS軟件進(jìn)行液壓破碎錘工作裝置虛擬樣機(jī)的仿真研究。

3． 多體動(dòng)力學(xué)理論

多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)包括多剛體動(dòng)力學(xué)和多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，是研究多體系統(tǒng)（一般由若干柔性和剛性物體相互連接所組成）運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)[17]。

多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的核心問(wèn)題是建模和求解問(wèn)題，其系統(tǒng)研究開(kāi)始于20世紀(jì)60年代。從60年代到80年代，側(cè)重于多剛體系統(tǒng)的研究，主要是研究多剛體系統(tǒng)的自動(dòng)建模和數(shù)值求解；到了80年代中期，多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究已經(jīng)取得一系列成果，尤其是建模理論趨于成熟，但更穩(wěn)定、更有效的數(shù)值求解方法仍然是研究的熱點(diǎn)；80年代之后，多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究更偏重于多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，這個(gè)領(lǐng)域也正式被稱為計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，它至今仍然是力學(xué)研究中最有活力的分支之一，但已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)一般力學(xué)的涵義。多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的根本目的是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析與仿真。

三、 液壓破碎錘工作裝置的研究體系

1． 液壓破碎錘工作裝置虛擬樣機(jī)的構(gòu)建流程

本文液壓破碎錘工作裝置虛擬樣機(jī)的建立主導(dǎo)思想是：根據(jù)液壓破碎錘工作裝置的試制圖紙，在Pro/ENGINEER中進(jìn)行三維實(shí)體建模，通過(guò)虛擬裝配，建立工作裝置的三維模型，然后添加適當(dāng)?shù)募s束以及驅(qū)動(dòng)，使之成為一個(gè)虛擬機(jī)構(gòu)。其構(gòu)建流程如圖2-1所示。

圖2-1虛擬樣機(jī)的構(gòu)建流程

2． 液壓破碎錘工作裝置的研究體系

通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，基于以設(shè)計(jì)為中心的先進(jìn)制造技術(shù)理論，可以得到，液壓破碎錘工作裝置的虛擬樣機(jī)研究是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程。本文的研究?jī)?nèi)容―液壓破碎錘工作裝置的虛擬樣機(jī)研究只是其中的一部分，只涉及到了工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析的前處理以及工作裝置虛擬裝配的部分內(nèi)容。

篇7

一．第三種競(jìng)爭(zhēng)范式的提出

自80年代聯(lián)結(jié)主義范式興起以后，符號(hào)主義和聯(lián)結(jié)主義成為認(rèn)知科學(xué)的兩大基本范式，由于兩大范式建立在功能主義計(jì)算假設(shè)和聯(lián)結(jié)主義假設(shè)之上，受到一系列質(zhì)疑。隨著最近十年一些有關(guān)動(dòng)力系統(tǒng)理論文獻(xiàn)的問(wèn)世，一種新的關(guān)于認(rèn)知科學(xué)的基礎(chǔ)理論似乎在逐步形成，例如，格羅布斯（Globus1992），羅伯特森（Robertson1993），西倫（Thelen）和斯密斯（Smith1994）的文章和著作希望發(fā)展一種對(duì)認(rèn)知更好的動(dòng)態(tài)的理解進(jìn)路。特別是馮•蓋爾德（vanGelder）和波特（R.Port）(1995)年出版了一本關(guān)于認(rèn)知科學(xué)的動(dòng)力理論的書：提出認(rèn)知科學(xué)的動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)路（It’sabouttime:Anoverviewofthedynamicalapproachtocognition,Mindasmotion:Explorationsinthedynamicsofcognition,Cambridge,MA,MIT），被作為認(rèn)知科學(xué)第三種競(jìng)爭(zhēng)范式的宣言。此書引起了較大凡響,如華盛頓大學(xué)伊萊斯密斯（C.Eliasmith）1996年發(fā)表了《第三種競(jìng)爭(zhēng)范式：對(duì)認(rèn)知的動(dòng)力理論的批判性考察》，其后也有其他人的熱烈討論。

馮•蓋爾德針對(duì)80年代以后符號(hào)主義、聯(lián)結(jié)主義范式所產(chǎn)生的困難，提出他的動(dòng)力學(xué)假說(shuō)（DynamicistHypothesis）。對(duì)于認(rèn)知科學(xué)中的時(shí)間、構(gòu)架、計(jì)算和表征等概念都提出了不同的解釋。馮•蓋爾德把紐厄爾（Newell）西蒙（Simon）的計(jì)算主義假說(shuō)或說(shuō)物理符號(hào)系統(tǒng)假說(shuō)：

“自然的認(rèn)知系統(tǒng)在物理符號(hào)系統(tǒng)的意義上是智能的。”

相關(guān)的，期望用動(dòng)態(tài)眼光理解認(rèn)知的還有丘奇蘭德（Churchland）和謝諾沃斯基（Sejnowski），他們（1992）把所擁護(hù)的聯(lián)結(jié)主義假說(shuō)表述為“突現(xiàn)性是以系統(tǒng)的某種方式依賴于低層現(xiàn)象的高層結(jié)果”。他們承諾“通過(guò)構(gòu)架的低層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用能達(dá)到復(fù)雜的認(rèn)知效果”

“直覺(jué)過(guò)程是一種亞概念的（subconceptual）聯(lián)結(jié)主義動(dòng)力系統(tǒng)，它不接受完全的、形式化的、精確的概念層次的描述”。

“用亞概念網(wǎng)絡(luò)把自然認(rèn)知系統(tǒng)看作是動(dòng)力神經(jīng)系統(tǒng)是最好的理解。”

有一種假設(shè)認(rèn)為，人意向性意識(shí)涌現(xiàn)于集群系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，并由環(huán)境激發(fā)。

動(dòng)力系統(tǒng)類包括任何隨時(shí)間變化的系統(tǒng)，廣泛用于對(duì)自然界的描述。動(dòng)力論者期望勾畫一類特殊的能恰當(dāng)描述認(rèn)知的動(dòng)力系統(tǒng)。于是1995年馮•蓋爾德給出他的動(dòng)力學(xué)假說(shuō)（DynamicistHypothesis）：

“自然的認(rèn)知系統(tǒng)是某種動(dòng)力系統(tǒng)，而且從動(dòng)力學(xué)眼光理解認(rèn)知系統(tǒng)是最好的理解。”

動(dòng)力學(xué)假說(shuō)是以數(shù)學(xué)的動(dòng)力系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)描述認(rèn)知的，用數(shù)學(xué)中的狀態(tài)空間（statespace）、吸引子（attractor）、軌跡（trajectory）、確定性混沌（deterministicchaos）等概念來(lái)解釋與環(huán)境相互作用的認(rèn)知主體（智能體）的內(nèi)在認(rèn)知過(guò)程。用微分方程組來(lái)表達(dá)處在狀態(tài)空間的認(rèn)知主體（智能體）的認(rèn)知軌跡。換句話說(shuō)，認(rèn)知是作為認(rèn)知主體所有可能的思想和行為構(gòu)成的多維空間被描述的，特別是通過(guò)在一定環(huán)境下和一定的內(nèi)部壓力下的認(rèn)知主體的思想軌跡來(lái)詳盡考察認(rèn)知的。認(rèn)知主體（智能體）的思想和行為都受微分方程的支配。系統(tǒng)中的變量是不斷進(jìn)化的，系統(tǒng)服從于非線性微分方程，一般來(lái)講是復(fù)雜的，是確定的。

二．認(rèn)知科學(xué)的幾個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)模型

這些模型雖然不僅僅是動(dòng)力學(xué)假設(shè)的應(yīng)用實(shí)例，但被動(dòng)力論的倡導(dǎo)者看作他們的范式的擔(dān)當(dāng)者。

1．循環(huán)原動(dòng)力行為模型（CyclicalMotorBehaviorModel）

羅伯特森（1990）曾用動(dòng)力學(xué)進(jìn)路對(duì)CM（新生嬰兒的自發(fā)的原動(dòng)力行為中的循環(huán)）做了大致勾畫。羅伯特森采集了大量的關(guān)于新生嬰兒呈現(xiàn)的自發(fā)的原動(dòng)力行為的數(shù)據(jù)。由于這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性，這個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)模型CM是少有的幾個(gè)能夠充當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)模型的。而且許多人認(rèn)為，這是一種可定量化的生理學(xué)行為的一種非隱喻的動(dòng)力描述，恐怕較臨床心理學(xué)的研究結(jié)果更能讓人欣然接受。

羅伯特森后來(lái)過(guò)濾了觀察狀態(tài)空間，獲得了帶有少數(shù)自由度的一個(gè)理想的動(dòng)力模型，似乎能夠模擬CM的隨機(jī)過(guò)程。但基于后來(lái)的研究，羅伯特森只能得出結(jié)論說(shuō)是“我對(duì)CM的生物學(xué)基質(zhì)清楚地知道的很少”。結(jié)果，至今還沒(méi)有完美的動(dòng)力系統(tǒng)模型。

因此羅伯特森說(shuō)：“我們距離建立一種使?fàn)顟B(tài)變量和參數(shù)與生理學(xué)和環(huán)境因素有清楚對(duì)應(yīng)的關(guān)于CM的動(dòng)力系統(tǒng)模型的目標(biāo)，還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走”。

2．嗅覺(jué)球狀模型(OlfactoryBulbModel)

斯卡德（Skarde）和弗里曼（Freeman）1987年的論文“為了了解世界大腦是如何制造混沌的”大致勾勒了這個(gè)模型并進(jìn)行了一定程度的實(shí)驗(yàn)，這是一個(gè)基于嗅的神經(jīng)過(guò)程的考察，借助復(fù)雜動(dòng)力系統(tǒng)理論描述感受器官的神經(jīng)系統(tǒng)的各種復(fù)雜狀態(tài)、包括描述混沌神經(jīng)元活動(dòng)及其有規(guī)律的軌跡而提出的精致模型。蓋爾德和格羅布斯、巴頓（Bardon）紐曼（Newman）等都承認(rèn)它可以作為動(dòng)力系統(tǒng)模型。

3．動(dòng)力振動(dòng)理論模型（MotivationalOscillatoryTheory）

動(dòng)力振動(dòng)理論（MOT）是一個(gè)關(guān)于循環(huán)的動(dòng)力系統(tǒng)的模型。是馮•蓋爾德（1995）推薦作為動(dòng)力論假說(shuō)范例的一個(gè)簡(jiǎn)化的動(dòng)力系統(tǒng)模型，它是由……提出的。

但是這個(gè)系統(tǒng)最大的問(wèn)題就是如何正確選擇系統(tǒng)的參數(shù)。因?yàn)閷?duì)于動(dòng)力系統(tǒng)而言，是對(duì)初值敏感的，“改變動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)參數(shù)就改變了它的整個(gè)動(dòng)力學(xué)”（vanGelder，1995，p.357）。

4．語(yǔ)言認(rèn)知的動(dòng)力學(xué)模型

5．關(guān)于意識(shí)的動(dòng)力學(xué)模型

……

三．動(dòng)力學(xué)認(rèn)知范式對(duì)表征的理解

表征是認(rèn)知科學(xué)最核心的概念之一。表征包括對(duì)象表征、問(wèn)題表征和知識(shí)表征等，還有內(nèi)隱表征和外顯表征，人的表征和機(jī)器表征，總之，表征被認(rèn)為是人類對(duì)自身和對(duì)外部世界表達(dá)式的媒介，特別是，知識(shí)表征是推理的前提。在計(jì)算主義框架下,知識(shí)表征是有效計(jì)算的媒介，是使計(jì)算機(jī)世界的信息溝通以及與人的世界的信息溝通成為可能的媒介。在我們今天普遍流行的認(rèn)知科學(xué)范式中最重要的就是表征與計(jì)算問(wèn)題，無(wú)論是作為“一種替代物”，“一組本體論承諾”，還是“一種媒介”（韋格曼（M.Wageman,1996）），抑或一種“被構(gòu)造出來(lái)的作為另一對(duì)象的替代物而存在的符號(hào)”(劉西瑞，2004)，大家都默認(rèn)著一個(gè)假定，“沒(méi)有表征就沒(méi)有人類認(rèn)知”。

動(dòng)力論的認(rèn)知范式與其他范式的一個(gè)重要區(qū)別是對(duì)表征的不同理解。符號(hào)主義模型是以符號(hào)表征為基礎(chǔ)的。聯(lián)結(jié)主義的表征是以網(wǎng)絡(luò)中的并行式表征或局部符號(hào)表征（Globus1992,ThelenandSmith1994;vanGelder1993,1995）為基礎(chǔ)的。但動(dòng)力論的認(rèn)知范式則宣稱，一個(gè)動(dòng)力模型應(yīng)當(dāng)是“無(wú)表征的”。

在對(duì)聯(lián)結(jié)主義范式的批判中，格洛布斯指出，“表征的過(guò)程實(shí)際上是在簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)中的（符號(hào)的）計(jì)算過(guò)程。”在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)中是無(wú)表征的，它們是變化的；是借助化學(xué)變化的自組織過(guò)程，因此談?wù)摫碚魇菦](méi)有意義的（Globus1992,p.302），類似的，vanGelder認(rèn)為“表征概念對(duì)于理解認(rèn)知是不充分的一種詭辯式的東西（sophisticated）（vanGelder，1993，p.6）.ThelenandSmith宣稱“我們根本不去建立什么表征”（ThelenandSmith1994，p.338）！動(dòng)力主義者認(rèn)為，對(duì)于恰當(dāng)解釋認(rèn)知，表征是完全不必要的。

實(shí)際上，布魯克斯（R.Brooks）就宣稱，將建造一種完全自動(dòng)的、能動(dòng)的行為者（創(chuàng)造物），它們與人類共存于世界上，并被人類認(rèn)可是有自己權(quán)利的智能存在。創(chuàng)造物在它的動(dòng)力環(huán)境中必須以隨機(jī)應(yīng)變的方式恰當(dāng)處理問(wèn)題。它們應(yīng)有多種目標(biāo)，能適應(yīng)環(huán)境，也能利用偶發(fā)環(huán)境。布魯克斯的方案是把復(fù)雜系統(tǒng)分解為部分來(lái)建造，再連接到復(fù)雜系統(tǒng)中。他所設(shè)計(jì)的機(jī)器人，是靠控制不同的層次直接與環(huán)境作用，因此他宣稱“根本不需要表征”（1991）。

因此,也有人攻擊動(dòng)力論范式，拒斥表征無(wú)非是對(duì)行為主義規(guī)劃的不成功表達(dá)的一種強(qiáng)烈暗示。說(shuō)它是“無(wú)表征的”，不如說(shuō)它是“在某種類型的非計(jì)算的動(dòng)力系統(tǒng)中存在狀態(tài)空間演化的”。

四．對(duì)認(rèn)知科學(xué)的動(dòng)力學(xué)范式的批判性考察

動(dòng)力系統(tǒng)理論對(duì)認(rèn)知行為的連續(xù)性提供了隨時(shí)間變化的自然主義的說(shuō)明。這是其他范式不能說(shuō)明的，其他范式一般來(lái)講是忽略時(shí)間概念的。但人類大腦與環(huán)境之間是隨時(shí)有信息交流的，而且是處在不斷變化的，暫態(tài)的連續(xù)的認(rèn)知是隨時(shí)間變化的。

動(dòng)力系統(tǒng)理論的優(yōu)勢(shì)是對(duì)認(rèn)知的描述是多元的，是一種經(jīng)驗(yàn)可檢驗(yàn)的理論，可以對(duì)描述認(rèn)知系統(tǒng)的微分方程進(jìn)行分析修正，也可以用已知的技術(shù)去解這些方程，比起其他理論，它是一種定量的分析，是理解認(rèn)知的一種確定性的觀點(diǎn)。另一優(yōu)勢(shì)是動(dòng)力系統(tǒng)的描述可以展示人類行為復(fù)雜的，混沌的特性。動(dòng)力論者認(rèn)為，如此對(duì)認(rèn)知的分析描述，應(yīng)當(dāng)是已經(jīng)找到了替代認(rèn)知科學(xué)中的符號(hào)主義、聯(lián)結(jié)主義的新范式。果真如此嗎

但是前面討論的一些模型外，至今有多少是成功的模型？

對(duì)于表征的理解受到質(zhì)疑.

如何保證動(dòng)力系統(tǒng)的各變量和參數(shù)的恰當(dāng)選擇？系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題。

認(rèn)知的動(dòng)力系統(tǒng)雖然不是一種隱喻性的，而是一種定量的分析，但對(duì)于定量性描述的因素的選擇基于什么原則？

篇8

 

《汽車?yán)碚摗氛n程是一門通過(guò)高度有機(jī)綜合工程數(shù)學(xué)、工程力學(xué)與汽車構(gòu)造等專業(yè)知識(shí)體系來(lái)提高學(xué)生對(duì)汽車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性和通過(guò)性等重要汽車使用性能指標(biāo)進(jìn)行定量化分析并研究相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的能力的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1，2]。在筆者的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)課堂調(diào)研與作業(yè)信息反饋，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍對(duì)基本概念與定義的理解不夠深入，從而導(dǎo)致他們所分析出的各類具體工況下汽車的性能表現(xiàn)缺乏實(shí)際的物理依據(jù)這一問(wèn)題，進(jìn)而反過(guò)來(lái)更加阻礙學(xué)生對(duì)基本概念與定義的充分理解和吸收，最終形成惡性循環(huán)，極大地挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

 

從每年期末考試的情況來(lái)看，汽車?yán)碚摰钠骄峙c及格率均低于汽車構(gòu)造、發(fā)動(dòng)機(jī)原理、汽車設(shè)計(jì)等其他專業(yè)主干課程。如何在已有教學(xué)水平和教學(xué)資源的基礎(chǔ)上深化改革教學(xué)方法，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)關(guān)鍵核心問(wèn)題的敏銳嗅覺(jué)與快速解決能力，是值得每一位《汽車?yán)碚摗氛n程教師深思的問(wèn)題。

 

傳統(tǒng)的《汽車?yán)碚摗氛n程教學(xué)分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分，課堂理論教學(xué)一般在課時(shí)分配上占有絕對(duì)主導(dǎo)權(quán)地位。而從考核與成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式上來(lái)講，也是傳統(tǒng)的期末考試成績(jī)具有絕對(duì)話語(yǔ)權(quán)。這樣的設(shè)計(jì)原則上合理，但是過(guò)于依賴課堂教學(xué)與期末考試在專業(yè)能力培養(yǎng)與考核上的作用。在課程學(xué)習(xí)階段的學(xué)生早已不是剛?cè)胄５母咧挟厴I(yè)生，而是有一定專業(yè)知識(shí)素養(yǎng)并充滿專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新基礎(chǔ)與渴求的大三學(xué)生。教學(xué)方式和考核方式的過(guò)于單一，在很大程度上會(huì)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)專業(yè)前景的光明預(yù)期，最終影響培養(yǎng)質(zhì)量。為此，本文將重點(diǎn)分析如何在堅(jiān)持傳統(tǒng)教學(xué)方法精髓的基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)考核方法的創(chuàng)新，從而為培養(yǎng)具有高度理論素養(yǎng)和強(qiáng)大實(shí)踐創(chuàng)新能力的學(xué)生提供可靠保障。

 

文中提到的教材均為清華大學(xué)余志生撰寫的汽車?yán)碚摳靼娼滩模饕缘谖灏鏋橹鳌?/p>

 

一、傳統(tǒng)教學(xué)方法的堅(jiān)持與優(yōu)化

 

傳統(tǒng)教學(xué)方法即教師PPT講授+板書詳細(xì)剖析關(guān)鍵知識(shí)難點(diǎn)+師生問(wèn)答互動(dòng)+評(píng)閱學(xué)生作業(yè)。對(duì)于汽車?yán)碚撨@門理論課程，堅(jiān)持該方法無(wú)疑是以保證學(xué)生理解掌握完整理論體系與普遍分析方法為出發(fā)點(diǎn)，但在實(shí)踐過(guò)程中，我們可以嘗試進(jìn)行以下優(yōu)化：

 

1.第一章。改變常規(guī)的授課思路，以汽車坡道行駛驅(qū)動(dòng)動(dòng)力學(xué)建模理論、方法、過(guò)程與模型在動(dòng)力性評(píng)價(jià)與優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為基本講授綱要和思路。有了對(duì)模型的系統(tǒng)理論認(rèn)識(shí)，就很方便教師給學(xué)生講授理論研究與實(shí)驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性、滾動(dòng)阻力系數(shù)、空氣阻力系數(shù)、坡度與加速阻力系數(shù)、附著率的由來(lái)及其在模型理論分析中的地位與作用。按此思路優(yōu)化第一章教學(xué)，可以強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生以系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的微分方程建模來(lái)對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)性能進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的工程學(xué)研發(fā)思路，促進(jìn)同學(xué)們對(duì)在先修的理論力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等課程中自己認(rèn)識(shí)較淺的知識(shí)盲點(diǎn)進(jìn)行深化具體認(rèn)識(shí)。此外，通過(guò)本章開(kāi)始的課程學(xué)習(xí)所逐步培養(yǎng)的這種能力也有助于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)其他機(jī)械工程領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程的自學(xué)能力，從而使學(xué)生在將來(lái)的就業(yè)與深造中具有廣泛的適應(yīng)性與極強(qiáng)的自主性。

 

2.第二章。以發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性為基本出發(fā)點(diǎn)，引出等速、等加速與等減速工況燃油消耗量的分析方法以及影響燃油消耗量的主要因素。由于發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性通常屬于學(xué)生認(rèn)識(shí)不深入的基本知識(shí)點(diǎn)，那么，結(jié)合本課程的一個(gè)重要培養(yǎng)目標(biāo)——對(duì)專業(yè)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)關(guān)鍵核心問(wèn)題的敏銳嗅覺(jué)與快速解決能力，將由基于萬(wàn)有特性的發(fā)動(dòng)機(jī)最小燃油消耗特性所確定的最佳無(wú)級(jí)變速器調(diào)速特性原理對(duì)無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)作用作為本章的重要研討性學(xué)習(xí)內(nèi)容來(lái)開(kāi)展教學(xué)工作，教學(xué)過(guò)程可采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)作業(yè)答辯等方式靈活進(jìn)行。而且，鑒于萬(wàn)有特性理論的重要性和相關(guān)應(yīng)用的重要工程意義，無(wú)級(jí)變速調(diào)速理論的研討性學(xué)習(xí)是本章的教學(xué)重點(diǎn)。

 

對(duì)于電動(dòng)汽車部分，屬于目前的主流新技術(shù)。為了給學(xué)生強(qiáng)化工程創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)，本節(jié)的教學(xué)可以以在理論講解的基礎(chǔ)上結(jié)合主流動(dòng)力性燃油經(jīng)濟(jì)性仿真分析軟件——Cruise、Advisor在具體車型設(shè)計(jì)方案評(píng)估中的應(yīng)用來(lái)開(kāi)展[3，4]。教學(xué)過(guò)程可采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)作業(yè)答辯等方式靈活進(jìn)行。如何將仿真技術(shù)與教學(xué)有機(jī)結(jié)合將在本文后面相關(guān)部分闡述。

 

3.第三章。第三章講授的內(nèi)容是對(duì)前兩章所學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步深化，更側(cè)重于檔位的設(shè)計(jì)、匹配對(duì)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的綜合影響。傳統(tǒng)授課方式能保證學(xué)生吸收大部分核心知識(shí)點(diǎn)。本章的教學(xué)重點(diǎn)在傳動(dòng)系檔數(shù)和各檔傳動(dòng)比的選擇上。學(xué)生普遍反映教材相關(guān)內(nèi)容過(guò)于抽象，學(xué)習(xí)過(guò)程中感覺(jué)不貼合實(shí)際。為此，教師在精確傳授教材內(nèi)容的同時(shí)，應(yīng)該結(jié)合自己在企業(yè)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)給學(xué)生直觀形象解釋清楚幾何速比級(jí)差與漸變速比級(jí)差在改善汽車動(dòng)力性上的顯著差異，方有助于理解。

 

4.第四章和第五章。第四章和第五章是本課程的又一教學(xué)重難點(diǎn)。由于第四章涉及的制動(dòng)動(dòng)力學(xué)與第五章涉及的汽車操穩(wěn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)存在相互耦合關(guān)系，且都同時(shí)直接對(duì)整車的行駛操縱穩(wěn)定性有最直接的影響，所以筆者設(shè)想在遵循傳統(tǒng)教學(xué)理念方法的同時(shí)，將兩章的內(nèi)容系統(tǒng)整合在一起進(jìn)行講授。一來(lái)期望提高學(xué)生綜合分析解決問(wèn)題的能力;二來(lái)教學(xué)內(nèi)容會(huì)更貼近汽車行駛的主動(dòng)安全性這一前沿尖端技術(shù)，在興趣的指引下能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

 

因?yàn)楝F(xiàn)在的學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)都比較扎實(shí)，同時(shí)理論力學(xué)也學(xué)得比較深入，所以在分析制動(dòng)方向穩(wěn)定性和操穩(wěn)性時(shí)，除了通過(guò)動(dòng)力學(xué)模型的推導(dǎo)使學(xué)生獲得精準(zhǔn)的理論認(rèn)知外，建議以MATLAB/Simulink軟件為切入口，教會(huì)學(xué)生將教材上重點(diǎn)討論的模型轉(zhuǎn)化為仿真模型并通過(guò)仿真來(lái)形象理解制動(dòng)和轉(zhuǎn)向控制對(duì)汽車操穩(wěn)性的綜合影響。進(jìn)行相關(guān)教學(xué)時(shí)可采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)作業(yè)答辯等方式靈活進(jìn)行。

 

此外，這兩章有幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系非常密切。在傳統(tǒng)的教學(xué)進(jìn)度安排中是分開(kāi)講授的，學(xué)生感覺(jué)比較抽象難懂。但如果結(jié)合在一起講授，預(yù)期效果會(huì)比較好。這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)是第四章中考慮側(cè)偏時(shí)的制動(dòng)力系數(shù)、側(cè)向力系數(shù)與滑動(dòng)率的特性關(guān)系以及第五章中的輪胎側(cè)偏特性與附著橢圓。每年的期末考試涉及到這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的分析論述題失分非常嚴(yán)重。說(shuō)明學(xué)生理解不扎實(shí)。綜合講解這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，最終目的是使學(xué)生通過(guò)綜合分析制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力側(cè)向力系數(shù)隨滑動(dòng)率和側(cè)偏角的變化而變化的相關(guān)特性曲線，結(jié)合輪胎側(cè)偏特性，來(lái)理解附著橢圓的生成過(guò)程以及它在理論分析和設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)意義。

 

由于附著橢圓生成過(guò)程中涉及的因素有側(cè)偏角對(duì)驅(qū)動(dòng)力制動(dòng)力——滑動(dòng)率特性的影響，還有滑動(dòng)率對(duì)側(cè)偏剛度特性的影響[5]，其教學(xué)難度至少和理想制動(dòng)力分配曲線組的生成過(guò)程相當(dāng)。如果還要進(jìn)一步探討如何根據(jù)附著橢圓來(lái)合理進(jìn)行滑動(dòng)率、側(cè)偏角的匹配工作，那么其教學(xué)難度應(yīng)該至少和利用f、r線組與β線組來(lái)研究車輪在某一附著系數(shù)路面的抱死順序相當(dāng)。因此，這一內(nèi)容的PPT制作時(shí)應(yīng)充分利用動(dòng)畫功能來(lái)層次清晰地展示橢圓的生成過(guò)程。

 

在教學(xué)中，還應(yīng)注意的一點(diǎn)是，在分析前后輪不同的抱死順序?qū)ζ囘\(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性影響時(shí)，教材中沒(méi)分析前后輪同時(shí)抱死時(shí)對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響。作為啟發(fā)式教學(xué)的經(jīng)典案例，可以通過(guò)課堂討論并抽學(xué)生回答問(wèn)題的方式來(lái)開(kāi)展啟發(fā)式教學(xué)。

 

5.第六章。本章的內(nèi)容理論相對(duì)較深，在教學(xué)過(guò)程中，改進(jìn)的方向依然應(yīng)該是引入MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真教學(xué)。通過(guò)仿真分析直觀地體會(huì)懸架剛度、阻尼、動(dòng)行程等關(guān)鍵參數(shù)的改變對(duì)車身、車輪等部件的振動(dòng)位移、振動(dòng)加速度的時(shí)頻響應(yīng)特性的影響，并可以針對(duì)不同的振動(dòng)控制目標(biāo)提出不同的參數(shù)優(yōu)化方案。

 

在教學(xué)過(guò)程，可以采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)作業(yè)答辯等方式靈活進(jìn)行。由于本章內(nèi)容理論體系較復(fù)雜，故可以在期末的筆試中略微減小本章的權(quán)重，而將本章內(nèi)容的考核重點(diǎn)放在平時(shí)的課程作業(yè)答辯環(huán)節(jié)。

 

6.第七章。一般來(lái)說(shuō)，本章不是本門課程的教學(xué)重點(diǎn)。采用常規(guī)的教學(xué)方法即可進(jìn)行授課。當(dāng)然，在涉及到牽引通過(guò)性計(jì)算和汽車越過(guò)臺(tái)階、壕溝能力的分析計(jì)算時(shí)，可以引入MSC ADAMS軟件從可視化動(dòng)力學(xué)仿真的角度來(lái)讓學(xué)生驗(yàn)證教材上相關(guān)理論的正確性。這樣，學(xué)生就會(huì)對(duì)教材上理論分析的結(jié)果有一個(gè)感性化認(rèn)識(shí)，這又反過(guò)來(lái)促進(jìn)了他們進(jìn)一步探求教材上理論分析的更深層理論假設(shè)出發(fā)點(diǎn)以及細(xì)究邏輯推理演繹過(guò)程的興趣。

 

在教學(xué)過(guò)程，可以采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)作業(yè)答辯等方式靈活進(jìn)行。由于本章內(nèi)容理論體系較復(fù)雜，故可以在期末的筆試中略微減小本章的權(quán)重，而將本章內(nèi)容的考核重點(diǎn)放在平時(shí)的課程作業(yè)答辯環(huán)節(jié)。

 

二、動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)在汽車?yán)碚摻虒W(xué)過(guò)程中的應(yīng)用

 

以上分析了在傳統(tǒng)的理論教學(xué)過(guò)程中如何進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)與優(yōu)化。在理論教學(xué)的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可或缺。實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在具體形象、生動(dòng)有趣、學(xué)生認(rèn)知積極性高等優(yōu)點(diǎn)，這有助于夯實(shí)學(xué)生的理論認(rèn)知水平。

 

就目前各大學(xué)的平均實(shí)驗(yàn)條件而言，汽車?yán)碚搶?shí)驗(yàn)的內(nèi)容一般集中在動(dòng)力性、制動(dòng)性和平順性這三大塊上[6]。由于操穩(wěn)性涉及綜合性能要求最高的整車系統(tǒng)，而燃油經(jīng)濟(jì)性要求各種復(fù)雜的實(shí)車行駛工況，所以實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的難度比較大。同時(shí)，由于現(xiàn)在學(xué)生人數(shù)很多，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地又相對(duì)有限，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式也出現(xiàn)了局部與傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式趨同的趨勢(shì)。具體而言，教師現(xiàn)場(chǎng)講解學(xué)生認(rèn)識(shí)了解的時(shí)間增加了，而學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間減少了。

 

為了在有限的實(shí)驗(yàn)條件下使學(xué)生直觀形象地領(lǐng)會(huì)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操穩(wěn)性、平順性等經(jīng)典工程實(shí)例的理論精髓，需要把動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中來(lái)。這就要求學(xué)生先期掌握基本的仿真技術(shù)，同時(shí)也要求教師先期完成各類性能經(jīng)典工程實(shí)例的仿真平臺(tái)構(gòu)建與程序調(diào)試工作。

 

1.第一章。汽車的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程本質(zhì)上講是基于牛頓第二定律的線性微分方程，非常便于利用MATLAB/Simulink的基本編程功能來(lái)對(duì)行駛過(guò)程進(jìn)行模擬。只要將相應(yīng)的作用在汽車上的各類驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力進(jìn)行函數(shù)編譯形成計(jì)算子模塊后，再利用Simulink強(qiáng)大的可視化編程功能，非常便于學(xué)生直觀理解汽車的驅(qū)動(dòng)力——行駛阻力平衡機(jī)理與方程式。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生通過(guò)軟件操作，即可驗(yàn)證教材上的案例分析結(jié)果，從而形象直觀地加深他們對(duì)理論的理解深度，靈活掌握汽車動(dòng)力性三大指標(biāo)的工程設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)意義。在完成仿真計(jì)算分析的過(guò)程中，在編譯作為仿真基本單元的各類驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力函數(shù)模塊時(shí)，學(xué)生可以進(jìn)一步復(fù)習(xí)各種力的計(jì)算方法，并深入領(lǐng)會(huì)各類驅(qū)動(dòng)力和阻力的生成機(jī)理及物理含義。

 

2.第二章和第三章。本章的燃油經(jīng)濟(jì)性分析與混合動(dòng)力汽車部分宜大規(guī)模采用仿真教學(xué)。教學(xué)過(guò)程中，建議以汽車的檔位設(shè)計(jì)與燃油經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力性的綜合優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)為核心教學(xué)目標(biāo)，開(kāi)展教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)與執(zhí)行工作。教學(xué)軟件可以采用ADVISOR或AVL/Cruise。由于這些軟件能對(duì)模型和源代碼進(jìn)行開(kāi)放式設(shè)計(jì)，具有優(yōu)秀的模塊化的展示與人機(jī)界面交互式仿真設(shè)計(jì)操作功能，再加之能與其他多種軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真，仿真結(jié)果直觀可信度高，所以利用該軟件即可快速完成不同車型動(dòng)力總成的傳動(dòng)比等參數(shù)設(shè)計(jì)并直接在各類典型循環(huán)工況(NEDC、UDDS、1015、ECE-EUDC)下進(jìn)行快速仿真測(cè)試檢驗(yàn)這些參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的改善效果。

 

對(duì)于混合動(dòng)力汽車部分，由于絕大部分學(xué)生之前沒(méi)有任何工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而教材的論述又過(guò)于理論化，所以在教學(xué)過(guò)程中可以利用上述軟件給學(xué)生講解車身、車輪、電機(jī)、傳動(dòng)系、動(dòng)力電池、發(fā)動(dòng)機(jī)模型的基本仿真原理并引導(dǎo)學(xué)生按教材的內(nèi)容搭建串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性仿真模型。完成模型構(gòu)建后，可以再結(jié)合模型給學(xué)生講解不同構(gòu)型的模式切換過(guò)程及仿真方法，最后可通過(guò)布置仿真作業(yè)讓學(xué)生理解不同構(gòu)型的模式切換控制在動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性方面有哪些具體的性能表現(xiàn)差異。

 

3.第四章和第五章。由于討論制動(dòng)方向穩(wěn)定性與二自由度汽車操穩(wěn)動(dòng)力學(xué)特性時(shí)都是建立的簡(jiǎn)明易懂的常微分方程模型，所以它們的分析都可以利用MATLAB/Simulink的可視化編程與仿真功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于在第一章的學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生已經(jīng)能針對(duì)系統(tǒng)受力編寫函數(shù)子模塊，加之動(dòng)力學(xué)方程簡(jiǎn)明易懂能直接用Statespace模塊表達(dá)，所以學(xué)生可課后自行完成上述性能的分析工作。基于汽車二自由度操穩(wěn)動(dòng)力學(xué)模型的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng)的仿真分析結(jié)果可直接和教材上的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，一來(lái)起到檢查模型正確性的作用，二來(lái)使學(xué)生能夠更扎實(shí)地領(lǐng)會(huì)操穩(wěn)性分析的理論基礎(chǔ)。對(duì)于ABS的仿真教學(xué)，由于其模型是非線性的，所以建模難度稍大，不過(guò)也沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。由于教材上提供了完整的動(dòng)力學(xué)模型，故只要教會(huì)學(xué)生利用m文件編譯出ABS的非線性動(dòng)力學(xué)模型并將其作為和Statespace子模塊具有相同功用的模塊嵌入Simulink仿真文件的動(dòng)力學(xué)部分模擬部分即可。

 

對(duì)于更復(fù)雜的實(shí)車操穩(wěn)性試驗(yàn)，如蛇形試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向盤角脈沖試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)6個(gè)國(guó)標(biāo)試驗(yàn)，如利用MATLAB/Simulink軟件進(jìn)行建模仿真和結(jié)果分析，對(duì)來(lái)說(shuō)本科生難度會(huì)比較大。故在此可將MSC/ADAMS或CarSim軟件引入仿真教學(xué)中。由于國(guó)標(biāo)中的參數(shù)是公開(kāi)的，所以學(xué)生可以將國(guó)標(biāo)規(guī)定的車輛動(dòng)力學(xué)與試驗(yàn)路況關(guān)鍵參數(shù)直接輸入軟件相應(yīng)菜單欄進(jìn)行可視化仿真，并在仿真結(jié)束后采集數(shù)據(jù)分析時(shí)域和頻域的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性，繼而對(duì)操穩(wěn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

 

4.第六章。本章仿真教學(xué)的意義在于使學(xué)生能將教材上的懸架振動(dòng)動(dòng)力學(xué)理論轉(zhuǎn)化為形象直觀的仿真模型來(lái)深化對(duì)懸架振動(dòng)動(dòng)力學(xué)的理解。由于懸架之間的本質(zhì)差異體現(xiàn)在剛度、阻尼等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)要求上，所以如果本章內(nèi)容直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，那么需要在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)裝配各類不同剛度阻尼的懸架系統(tǒng)，以使學(xué)生能通過(guò)對(duì)不同參數(shù)懸架的一系列試驗(yàn)結(jié)果來(lái)分析懸架參數(shù)對(duì)振動(dòng)時(shí)頻響應(yīng)特性的影響靈敏度，并和教材上理論分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。顯而易見(jiàn)，這導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)成本高、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)等諸多問(wèn)題。如果將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大部分內(nèi)容改為由仿真來(lái)完成，那么顯而易見(jiàn)的好處是一來(lái)學(xué)生通過(guò)仿真建模深化了對(duì)懸架振動(dòng)動(dòng)力學(xué)理論的認(rèn)識(shí);二來(lái)由于仿真時(shí)調(diào)整設(shè)置參數(shù)非常容易，那么相應(yīng)的教學(xué)耗時(shí)與教學(xué)成本均會(huì)大幅下降，而教學(xué)效果起碼和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相同。

 

由于教材中闡述的懸架動(dòng)力學(xué)模型是線性的，所以學(xué)生根據(jù)前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，可以自己在MATLAB/Simulink中搭建1/4和1/2汽車的懸架振動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行仿真，繼而獲取懸架關(guān)鍵部件的振動(dòng)時(shí)域頻域響應(yīng)特性。由于仿真時(shí)所設(shè)置的剛度、阻尼等關(guān)鍵參數(shù)來(lái)自教材，那么將通過(guò)仿真得到的時(shí)域頻域響應(yīng)特性動(dòng)力學(xué)特性與教材上給出的特性進(jìn)行對(duì)比，學(xué)生便能檢驗(yàn)自己建模的正確性并找出建模中的問(wèn)題所在，從而使學(xué)生更扎實(shí)地掌握授課內(nèi)容。

 

5.第七章。由于本章不是課程的教學(xué)重難點(diǎn)所在，且本章的難點(diǎn)輪-地動(dòng)力學(xué)理論需要學(xué)生在研究生階段進(jìn)行系統(tǒng)深入掌握，所以在學(xué)時(shí)安排上建議以理論教學(xué)為主。如果學(xué)生對(duì)相應(yīng)的仿真內(nèi)容感興趣，可以參見(jiàn)我國(guó)各著名高校在月球車、裝甲車、坦克等高技術(shù)特種車輛領(lǐng)域的通過(guò)性仿真研究論文，從中學(xué)習(xí)通過(guò)性仿真建模的理論基礎(chǔ)、工具、參數(shù)設(shè)置方法等技術(shù)細(xì)節(jié)，為將來(lái)的工作和深造奠定基本的理論基礎(chǔ)。

 

三、改進(jìn)后的學(xué)時(shí)安排與考核方法

 

前面論述了傳統(tǒng)教學(xué)方法的改進(jìn)和仿真教學(xué)的實(shí)施重點(diǎn)。由于教學(xué)改進(jìn)的目的是貫徹扎實(shí)理論素養(yǎng)+工程實(shí)踐創(chuàng)新導(dǎo)向的卓越工程師培養(yǎng)方針，那么，相應(yīng)的學(xué)時(shí)安排和考核方法也必須進(jìn)行改進(jìn)，以確保教學(xué)過(guò)程的高效進(jìn)行和教學(xué)質(zhì)量的真實(shí)可信。

 

在學(xué)時(shí)安排上，對(duì)于前述傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)化的部分，由于只是圍繞重難點(diǎn)對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)整合，所以這部分改進(jìn)不影響原有的學(xué)時(shí)安排計(jì)劃。對(duì)于仿真教學(xué)部分需要增加學(xué)時(shí)并進(jìn)行重新分配。需要注意的是，雖然后面提到的考核方式中增加了平時(shí)作業(yè)答辯和仿真論文作業(yè)答辯兩大環(huán)節(jié)，但是這兩個(gè)環(huán)節(jié)不占用學(xué)時(shí)，由教研組在實(shí)施過(guò)程中另選時(shí)間進(jìn)行。

 

改進(jìn)后的學(xué)時(shí)安排如表1所示。

 

在考核方法的改進(jìn)上，除了原有的出勤、平時(shí)教材作業(yè)、期末筆試考核外，需要增加教材作業(yè)答辯考核、仿真論文作業(yè)答辯考核這兩個(gè)環(huán)節(jié)。答辯考核屬于師生雙向互動(dòng)教學(xué)相長(zhǎng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，它能有效防止學(xué)生相互抄襲，督促學(xué)生重視平時(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程，防止期末抱佛腳而導(dǎo)致的專業(yè)知識(shí)掌握不扎實(shí)等一系列目前教學(xué)中存在的問(wèn)題，從而最大限度保證平時(shí)教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)質(zhì)量。

 

四、結(jié)語(yǔ)

 

探討了汽車?yán)碚搨鹘y(tǒng)教學(xué)方式的改進(jìn)與優(yōu)化思路，論述了將動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)引入教學(xué)的可行性與執(zhí)行措施。為了落實(shí)這些教學(xué)改進(jìn)措施，繼而分析制定了相應(yīng)的學(xué)時(shí)安排要求與考核評(píng)價(jià)方法。下一步即可以此為基本綱要進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)實(shí)踐探索，以不斷完善基本改進(jìn)綱要，最終形成一套能有效培養(yǎng)卓越工程師的汽車?yán)碚撜n程教學(xué)體系，并期望促進(jìn)課程的更深層次教學(xué)改革。

篇9

論文摘要:采用了UG Motion的輔助運(yùn)動(dòng)仿真分析方法，在仿真系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的基礎(chǔ)上，詳盡分析了該模塊內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)約束關(guān)系，提出了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)優(yōu)化目標(biāo)，進(jìn)而求解了系統(tǒng)時(shí)序最優(yōu)安排，并根據(jù)求解結(jié)果，對(duì)驅(qū)動(dòng)凸輪部件進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)優(yōu)化，為系統(tǒng)在設(shè)定工況下能按較佳的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性工作提供了保證。

1引言

LED顯示屏陣列式插件機(jī)是針對(duì) LED顯示屏生產(chǎn)工藝過(guò)程中LED發(fā)光管插件工序開(kāi)發(fā)的一種新型高速自動(dòng)插件設(shè)備，如圖1所示，采用陣列機(jī)械手同步工作方式，單次動(dòng)作循環(huán)完成整列發(fā)光管的插件工序過(guò)程，實(shí)現(xiàn)高速、自動(dòng)插件，以替代目前 LED顯示屏生產(chǎn)中插件工序的大量人工操作，提高生產(chǎn)效率。

由于LED顯示屏陣列式插件機(jī)采用功能模塊化設(shè)計(jì)，各模塊之間銜接緊密，模塊內(nèi)部動(dòng)作部件較多，動(dòng)作同步性要求高，同時(shí)，為提高工作能力，關(guān)鍵部件均處于較高速度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，各動(dòng)作部件的動(dòng)作時(shí)序和同步問(wèn)題、關(guān)鍵零部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性成為需要解決的核心問(wèn)題之一一，特別是送料模塊，動(dòng)作零部件多，動(dòng)作順序之間有進(jìn)…步進(jìn)行優(yōu)化，提高模～塊工作效率。

2機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)程

LED顯示屏陣列式插件機(jī)送料模塊，如圖2所示。

其送料動(dòng)作過(guò)程為：

(1)發(fā)光管來(lái)料同步送入第一分料動(dòng)?xùn)虐搴螅谝环至蟿?dòng)?xùn)虐逑蛞粋?cè)移動(dòng)，至八槽通料靜柵板通料槽奇數(shù)槽位，槽 口對(duì)齊后，發(fā)光管被推入八槽靜柵板通料槽，至第一分料擋板停；

(2)發(fā)光管離開(kāi)第一分料動(dòng)?xùn)虐搴螅谝环至蟿?dòng)?xùn)虐逋嘶刂猎冀恿衔唬诙芰贤ㄟ^(guò)四槽通料靜柵板同步送人后，第一分料動(dòng)?xùn)虐逑蛄硪粋?cè)移動(dòng)，至八槽通料靜柵板通料槽偶數(shù)槽位，槽口對(duì)齊后，發(fā)光管被推入八槽靜柵板通料槽，至第一分料擋板停 止：

(3)八槽通料靜柵板中儲(chǔ)存八個(gè)發(fā)光管后，第一分料擋板移動(dòng)，發(fā)光管離開(kāi)擋板被送入沖裁模板，沖裁模板動(dòng)作，裁去長(zhǎng)余部分管腳；

(4)沖裁后的發(fā)光管被推入到極性旋轉(zhuǎn)組件處，按照檢測(cè)的極性正反順序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整成統(tǒng)一極性排列；

(5)完成極性調(diào)整后，發(fā)光管被推人第二分料動(dòng)?xùn)虐澹鋭?dòng)作順序同第一分料組件，最終完成十六列發(fā)光管排列輸送到位。整個(gè)動(dòng)作過(guò)程示意，如圖3所示。

3運(yùn)動(dòng)仿真分析

按照設(shè)計(jì)工作能力要求，并為后續(xù)改進(jìn)中設(shè)備工作效率提升預(yù)留空間，該送料模塊單次動(dòng)作周期須≤3．6s，由此可推算出送料機(jī)構(gòu)各動(dòng)作部分動(dòng)作頻率及時(shí)序約束關(guān)系：

即第二分料擋板處出料動(dòng)作頻率為 1／3．6Hz以上；

即第一分料擋板處出料動(dòng)作頻率為 1／1．8Hz以上(該處十六列發(fā)光管由第一分料動(dòng)?xùn)虐褰?jīng)過(guò)兩次分料動(dòng)作后儲(chǔ)存完成)； 與之對(duì)應(yīng)，第二分料動(dòng)?xùn)虐搴偷谝环至蟿?dòng)?xùn)虐宥夹杞?jīng)過(guò)左移分料一回位接料一右移分料一回位接料的循環(huán)動(dòng)作過(guò)程 ，其動(dòng)作周期滿足：

—第二分料動(dòng)?xùn)虐遄笠品至稀⒒匚唤恿?、右移分料動(dòng)作周期時(shí)間；

；一分料動(dòng)?xùn)虐遄笠品至稀⒒匚唤恿?、右移分料動(dòng)作周期時(shí)間。

該過(guò)程各步動(dòng)作時(shí)間周期受驅(qū)動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)特性和驅(qū)動(dòng)電機(jī)特I生參數(shù)限制，需根據(jù)仿真分析結(jié)果，對(duì)凸輪運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)應(yīng)考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性，選取滿足條件的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 受機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻率限制，極性旋轉(zhuǎn)和管料縱向移動(dòng)也需要消耗一定時(shí)間，該部分時(shí)間安排在上述各動(dòng)作部分時(shí)間周期內(nèi)，以減小時(shí)間消耗，

四槽通料靜柵板、八槽通料靜柵板、極性旋轉(zhuǎn)輸出柵板、十六槽通料靜柵板中發(fā)光管通過(guò)時(shí)間周期；一分料動(dòng)?xùn)虐搴偷诙至蟿?dòng)?xùn)虐遄笠品至稀⒒匚唤恿稀⒂乙品至蟿?dòng)作升程、停留、回程時(shí)間周期。

為在各 自動(dòng)作頻率和運(yùn)動(dòng)特性限制范圍內(nèi)合理安排各動(dòng)作步序，需要將各機(jī)構(gòu)動(dòng)作綜合進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，以尋求合理的時(shí)序安排和相應(yīng)時(shí)序安排下各驅(qū)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性設(shè)計(jì)，根據(jù)上述各動(dòng)作時(shí)間周期模型，利用設(shè)計(jì)軟件的運(yùn)動(dòng)仿真分析功能輔助求解，以得到合理的時(shí)序安排結(jié)果。

仿真分析過(guò)程中，首先將各動(dòng)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式按相應(yīng)運(yùn)動(dòng)副形式進(jìn)行設(shè)置；然后按照式(1)、(2)、(3)、(4)、進(jìn)行動(dòng)作時(shí)序關(guān)系設(shè)置，并按運(yùn)動(dòng)先后順序和機(jī)構(gòu)動(dòng)作互鎖性質(zhì)對(duì)各動(dòng)作機(jī)構(gòu)動(dòng)作觸發(fā)關(guān)系進(jìn)行設(shè)定；參照驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力特性參數(shù)預(yù)設(shè)置驅(qū)動(dòng)力形式，并對(duì)不同機(jī)構(gòu)中間間歇時(shí)間分別以區(qū)問(wèn)限定的時(shí)間自變量予以代替，設(shè)定完成后運(yùn)行仿真系統(tǒng)，系統(tǒng)按設(shè)定情況進(jìn)行解算，輸出運(yùn)動(dòng)模擬情況和仿真數(shù)據(jù)結(jié)果。第一分料動(dòng)?xùn)虐搴偷诙至蟿?dòng)?xùn)虐鍣C(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)序，如圖4所示。

4驅(qū)動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)曲線設(shè)計(jì)

圖4顯示的第一分料動(dòng)?xùn)虐搴偷诙至蟿?dòng)?xùn)虐鍣C(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)序是系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定機(jī)構(gòu)動(dòng)作約束關(guān)系解算后得到的最佳時(shí)序，用于指導(dǎo)動(dòng)作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)組件為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)凸輪實(shí)現(xiàn)預(yù)期動(dòng)作，根據(jù)凸輪運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，不能將二述時(shí)序曲線直接轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)曲線，必須以上述時(shí)序要求為指導(dǎo)，對(duì)輪運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行優(yōu)化，以獲得較好的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性，避免驅(qū)動(dòng)組件工作時(shí)產(chǎn)生較大的沖擊和噪聲，提高系統(tǒng)工作壽命。如表 1所示，為優(yōu)化后的常見(jiàn)凸輪運(yùn)動(dòng)曲線特性值。

按凸輪運(yùn)動(dòng)形式分類，本插件機(jī)送料機(jī)構(gòu)屬中速輕載形式根據(jù)凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選用原則，對(duì)中速輕載晴況，應(yīng)選用A 和 較小的曲線，以保證從動(dòng)件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作精度。

由表數(shù)據(jù)可以看出，修正梯形和通用優(yōu)化 I具有較低的 值，分別為61．43和 69．47(當(dāng) 取值不同時(shí)略有變化)，而修正梯形曲線的 值和 t 值(分別未 4．888和 26．71)均較通用優(yōu)化 I(分別為 5．528和34．17)小，可見(jiàn)修正梯形較適用于該場(chǎng)合應(yīng)用。修正梯形是由等加速度曲線修正得到，即在等加速度的不連續(xù)處(兩端和中間)加上簡(jiǎn)諧曲線作為過(guò)度曲線并且仍保持其對(duì)稱性 ，即

該曲線保留了等加速度曲線 A 小的優(yōu)點(diǎn)，又克服了其不連續(xù)的缺點(diǎn)，適合中速輕載的場(chǎng)合。插件機(jī)的送料驅(qū)動(dòng)凸輪選用該型運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)，以獲得較好的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)特性，保證從動(dòng)件的工作精度。根據(jù)以上掙陛，插件機(jī)送料機(jī)構(gòu)第一分料動(dòng)?xùn)虐搴偷诙至蟿?dòng)?xùn)虐弪?qū)動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)曲線按該曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)。

根據(jù)仿真結(jié)果，取動(dòng)力學(xué)特性良好 。

5結(jié)論

LED顯示屏陣列式插件機(jī)送料模塊動(dòng)作循環(huán)周期短，運(yùn)動(dòng)速度較高，配合零部件數(shù)量多，在對(duì)相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和約束進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，采用相關(guān)軟件輔助進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，求解系統(tǒng)時(shí)序最優(yōu)安排，得到較合理的時(shí)序安排結(jié)果，根據(jù)求解結(jié)果，對(duì)驅(qū)動(dòng)部件進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上對(duì)驅(qū)動(dòng)凸輪進(jìn)行了曲線優(yōu)化選取和設(shè)計(jì)，從仿真反饋和實(shí)際系統(tǒng)工作測(cè)試情況看設(shè)計(jì)方案較好的滿足了設(shè)計(jì)需求。

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篇10

Mario Primicerio Universita di Firenze,Italy

Renato Spigler Univerita di Roma 3, Italy

Vanda Valente IACCNR, Roma, Italy(Eds.)

Applied and Industrial

Mathematics in Italy

Proceedings Of The 7th Conference

2005,587pp.

HardbackUSD:162.00

ISBN 9789812563682

本書是意大利應(yīng)用和工業(yè)數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)(SIMAI)于2004年9月20~24日在意大利威尼斯舉行的第7屆學(xué)術(shù)會(huì)議的論文集。該會(huì)議展示了意大利學(xué)術(shù)界近年來(lái)在應(yīng)用數(shù)學(xué)和工業(yè)數(shù)學(xué)研究中取得的成果，涉及到的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，如工程、財(cái)金、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)等，與之有關(guān)的數(shù)學(xué)分支也很多，從嚴(yán)格的分析學(xué)到計(jì)算技術(shù)，從建模到源于工程的模擬，等等。

全書共收從提交大會(huì)的報(bào)告中選取的52篇論文，其中一部分是全文，多數(shù)是擴(kuò)展了的簡(jiǎn)報(bào)。部分論文作者和題目如下：①G.Ali等：半導(dǎo)體數(shù)學(xué)建模的新視野；②G.Argentini：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬中稀疏矩陣和樣條插值的應(yīng)用；③R.Balli等：高速火車附近的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)；④A.M.Bersani等：MAPK級(jí)聯(lián)中信號(hào)傳輸通道研究中的數(shù)學(xué)方法；⑤D.Carfi:具有連續(xù)狀態(tài)變程的量子統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)；⑥A.Casagrande等：并行網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)；⑦P.Ciarlini：數(shù)字成像中線虧損的多水平恢復(fù)方法；⑧M.Costanzo等：球上散布數(shù)據(jù)擬合的并行算法；⑨N.Del Buono等：一般線性矩陣群上的常微分方程的幾何積分；⑩D.De Tommasi等：一類各向同性彈性材料中的不連續(xù)性曲面；P.Di Lorenzo：數(shù)學(xué)與音樂(lè)：乍看之下令人驚異!R.Fabbri等：指數(shù)對(duì)分法與非線性H∞控制問(wèn)題；H.Herrmann等：相對(duì)論連續(xù)統(tǒng)理論中的自旋公理；N.Parolini等：粘滯自由曲面流的有限元水平集方法；S.Spinella等：微電子部件中參數(shù)選取的后驗(yàn)多目標(biāo)最優(yōu)化；P.Teofilatto：最優(yōu)控制論中的纖維叢；F.Tosi：格Boltzmann模型對(duì)開(kāi)系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用。

本書對(duì)于了解意大利近年來(lái)應(yīng)用和工業(yè)數(shù)學(xué)研究情況具有參考作用，可供應(yīng)用數(shù)學(xué)科研人員和有關(guān)工程人員閱讀。

朱堯辰，研究員

(中國(guó)科學(xué)院應(yīng)用數(shù)學(xué)研究所)