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

篇1

在項目實施的過程中，受內(nèi)外部因素變化的影響，實際輸出的成本、進度、質(zhì)量會偏離原計劃目標，而成本控制就是在成本的形成過程中，對生產(chǎn)經(jīng)營所消耗的人力、物資、費用開支等進行指導(dǎo)、監(jiān)督、調(diào)節(jié)和限制，把各項費用都控制在計劃成本范圍之內(nèi)，保證成本目標的實現(xiàn)。以往學(xué)者們在研究系統(tǒng)動力學(xué)與成本控制問題時，都將研究重點放在工程項目成本上，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)價值活動，本文用因果關(guān)系圖表示了包含外部關(guān)聯(lián)、企業(yè)輔助活動以及項目實施三個基本結(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)在建筑市場這一大環(huán)境中所處的位置及相應(yīng)的成本活動。循環(huán)1和2反映了目前施工企業(yè)所面臨的“僧多粥少”的競爭局面；循環(huán)9和10從戰(zhàn)略角度分析了政治、經(jīng)濟、市場大環(huán)境的影響，當企業(yè)發(fā)展情況不樂觀時，勢必影響到企業(yè)相關(guān)管理活動，如企業(yè)技術(shù)開發(fā)和人力資源，也會對項目的實施產(chǎn)生負面作用，因此這種情況也刺激了企業(yè)獲得項目的渴望度；循環(huán)3、4、5、7、8表示了施工企業(yè)與其他市場主體發(fā)生的交易活動，產(chǎn)生了交易成本，具體表現(xiàn)在搜集信息、尋找目標、合同談判、爭議協(xié)調(diào)與解決等環(huán)節(jié)。交易成本并不創(chuàng)造實際的價值，卻構(gòu)成企業(yè)成本的一部分，因此對于施工企業(yè)來講，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)的核心競爭力就顯得極其重要。施工企業(yè)若想獲得持續(xù)發(fā)展，可以從有過合作關(guān)系的供應(yīng)商中選擇具有互補優(yōu)勢的，與其建立長期合作伙伴關(guān)系，建立起信任機制，減少談判次數(shù)和沖突發(fā)生的頻率，降低交易成本，實現(xiàn)雙方共贏。循環(huán)6則說明施工企業(yè)充分掌握各項成本產(chǎn)生動因，并且采取有效措施來控制成本，最終會形成企業(yè)的核心競爭力，有利于市場競爭。

1.2項目成本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

在圖2的基礎(chǔ)上進一步對項目實施過程的成本控制展開研究。本文借助于系統(tǒng)動力學(xué)，建立了工程項目成本控制系統(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)、控制反饋回路四個基本結(jié)構(gòu)。通過此圖，可以清晰地掌握模型中各個變量之間的因果關(guān)系以及各個環(huán)路的性質(zhì)，可以幫助決策人員加深對成本系統(tǒng)內(nèi)部反饋結(jié)構(gòu)與動態(tài)行為關(guān)系的認識和研究，幫助管理人員更好地進行成本控制。

1.2.1返工循環(huán)返工循環(huán)是系統(tǒng)動力學(xué)項目模型中最重要的結(jié)構(gòu)，學(xué)者們在研究項目管理問題時都會研究這一循環(huán)。它反應(yīng)了工作任務(wù)的執(zhí)行過程，由于項目的復(fù)雜性和不確定性，工作中不可避免地出現(xiàn)錯誤，錯誤發(fā)生的比例受工程質(zhì)量控制。返工既耗費工時又花費成本，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、進度、成本等問題。圖3中表現(xiàn)為循環(huán)1、4、10。

1.2.2變更循環(huán)對于任何一個工程項目而言，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、技術(shù)標準的變更。變更的提出方可以是施工企業(yè)，也可以是業(yè)主和設(shè)計單位，它往往會導(dǎo)致工期延誤、成本失控，甚至對勞動生產(chǎn)率產(chǎn)生負面的影響。作為施工企業(yè)管理人員要加強對工程變更的控制，發(fā)生變更時要及時做好現(xiàn)場簽證，估算變更成本，更新進度計劃，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)計階段初期，將變更帶來的損失壓縮到最小。

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

1.2.4控制反饋回路成本控制實現(xiàn)的是對項目成本的管理，保證成本、質(zhì)量、進度三大目標實現(xiàn)最優(yōu)化。為了最終實現(xiàn)計劃目標，管理人員要密切關(guān)注項目實際發(fā)生情況，及時收集相關(guān)的各種成本數(shù)據(jù)信息，與計劃目標做對比，發(fā)生偏離時及時采取糾偏措施，或調(diào)整資源計劃或調(diào)整目標投入，以確保項目的順利進行。

2結(jié)語

篇2

關(guān)鍵詞：欠驅(qū)動；機械系統(tǒng)；運動控制

欠驅(qū)動機械系統(tǒng)（英文全稱：underactuated mechanical systems）主要研究的是處于非完整多體系動力學(xué)控制問題。在動力學(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)動飛完整系統(tǒng)則是廣義的非完整系統(tǒng)，廣義坐標的維數(shù)超過了控制輸入維數(shù)的數(shù)量。欠驅(qū)動機械系統(tǒng)具有完全驅(qū)動機械系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在控制輸入數(shù)比系統(tǒng)狀態(tài)變量的個數(shù)要低，但是會由于驅(qū)動的減少而降低系統(tǒng)的總質(zhì)量和能源消耗，同時還能夠完成完全驅(qū)動的各項任務(wù)。

一、欠驅(qū)動機械系統(tǒng)的動力學(xué)模型

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

（一）陀螺擺動力學(xué)模型

陀螺擺動力學(xué)模型主要分為兩個部分，即機械臂和電機驅(qū)動下的圓盤。陀螺擺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

采用這種控制設(shè)計，可以使模糊搖起控制器在短時間內(nèi)達到控制目標。當系統(tǒng)處于搖起的平衡區(qū)域內(nèi)的時候，能量持續(xù)增長，并滿足了大于零的需求。但是，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，當?shù)谝粭U搖起的時候，處于豎直位置，第二桿如果出現(xiàn)不同的狀態(tài)，就會導(dǎo)致切換的轉(zhuǎn)矩擴大，從而導(dǎo)致擺動角度快速變化，不夠穩(wěn)定。

結(jié)語：

綜上所述，欠驅(qū)動系統(tǒng)的研究中，主要研究陀螺擺系統(tǒng)和機械臂Pendubot系統(tǒng)的平衡控制。但是，由于兩種設(shè)計結(jié)構(gòu)都具有非線性特征，因此導(dǎo)致控制適應(yīng)性較差，無法到達理想的控制效果。本論文通過建立陀螺擺和Pendubol系統(tǒng)的動力學(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LQR方法的控制策略，實現(xiàn)了搖起與平衡感控制的平穩(wěn)過渡。

參考文獻：

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

[2]賴旭芝，吳敏，余錦華. 欠驅(qū)動兩桿機器人的統(tǒng)一控制策略和全局穩(wěn)定性分析[J].自動化學(xué)報，2008.34（01）.

篇3

為了進一步了解他的科研與教學(xué)情況，本刊記者（簡稱：記）對曹教授（簡稱：曹）進行了一次專訪。

科研：“我會再接再厲”

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

曹：不必客氣，有什么問題你們可以隨便提問。

記：曹教授，我們知道您現(xiàn)在擔任哈工大航空學(xué)院的飛行器動力學(xué)與控制團隊責任教授以及動力學(xué)與振動控制實驗室主任，目前主要從事航天器空間飛行器然后航空發(fā)動機、大型發(fā)電機等復(fù)雜機構(gòu)與結(jié)構(gòu)的非線性耦合動力學(xué)與振動控制方面的研究工作。請問您是從什么時候開始研究的，目前主要取得了哪些成績？

曹：2006年5月，我結(jié)束在英國蘭開斯特大學(xué)的科研工作回國后，來到哈工大工作。此后，我就開始從事轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，包括大型氣能發(fā)動機組、大型風力發(fā)電設(shè)備、航空發(fā)動機等旋轉(zhuǎn)機械的振動與穩(wěn)定性問題的一些研究，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、葉片機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《機械工程師會刊：工程摩擦學(xué)》、《摩擦學(xué)國際》、英國《聲與振動》、美國機械工程師協(xié)會的《振動與聲學(xué)》、《振動與控制》和《國際機械科學(xué)》、《振動與沖擊》、《力學(xué)季刊》、《航空動力學(xué)報》等國內(nèi)外知名學(xué)術(shù)刊物，同時還包括一些在國內(nèi)外的學(xué)術(shù)會議上報告和交流的一些論文。

2008年，我參加了國家自然科學(xué)基金重大研究計劃“近空間飛行器關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問題”，并且主持了高超聲飛行器非線性耦合動力學(xué)與熱彈性顫振控制相關(guān)的兩個培育項目，因此在機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《中國科學(xué)》、《非線性動力學(xué)》、《國際聲與振動雜志》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題，包括主動隔振，被動隔振，主被動一體化的減振、隔振問題，同時還主持了相關(guān)的減振/隔振的幾個項目。從研究思路來說，我們主要是采取了電磁式的隔振器，包括這個現(xiàn)在用的很新的隔振平臺技術(shù)方面的工作，并且設(shè)計了相應(yīng)的隔振平臺，從而獲得了比較好的隔振效果。目前，這部分工作還正在開展當中。

實事求是地說，這些年來我們的研究工作雖然已經(jīng)取得了一些成績，但有很多工作還需要深入研究，還需要進一步努力，同時還要多跟國內(nèi)外的同行進行交流。

記：說到學(xué)術(shù)交流，我們知道您參加過很多國內(nèi)外專業(yè)學(xué)術(shù)討論會，并作了很多重要的學(xué)術(shù)報告，給您印象最深刻哪次會議，會議起到哪些作用？

曹：是的，我確實受邀參加過很多國際會議，在這些國際會議中，我大多擔任分會場主席，主持討論。此外，我自己也組織過相關(guān)的國際會議。要說印象最深刻的學(xué)術(shù)會議，我覺得2012年在北京召開的第23屆國際理論與應(yīng)用力學(xué)大會（International Congress of Theoretical and Applied Mechanics，簡稱ICTAM）作為國際力學(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，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大會在國際力學(xué)界有著強大的號召力，被譽為國際力學(xué)界的“奧林匹克盛會”。由胡海巖院士主持召開。據(jù)不完全統(tǒng)計，有來自世界各地的1300多名力學(xué)工作者參加了第22屆ICTAM大會的學(xué)術(shù)交流，共收錄論文1322篇論文，其中包括來自中國大陸的近200篇論文。因此，從這個角度而言，這個會議能夠在我們國家召開，不僅是我國力學(xué)界的一次盛舉，而且充分體現(xiàn)了近年來中國力學(xué)水平的提高，是我們國家力學(xué)研究躋身于世界前列的一個表現(xiàn)。

對于這個會議，我的印象非常深刻，這個會議在我們國家召開，應(yīng)該說對于我國的力學(xué)研究，尤其是動力學(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，您對我國航天事業(yè)現(xiàn)狀肯定有很深的了解。那么，您認為我國在航天航空領(lǐng)域還有哪些不足？

曹：我從事的是關(guān)于航天器結(jié)構(gòu)振動與控制方面一些研究工作，所以還是著重從這個角度來談一談吧。應(yīng)該說，我國近些年在這些領(lǐng)域的研究取得了很大的進步，但是還有很多相關(guān)的挑戰(zhàn)性的問題，比如大型航天器柔性結(jié)構(gòu)振動對姿態(tài)運動、軌道穩(wěn)定性等的影響，又比如說柔性結(jié)構(gòu)振動與姿軌運動的協(xié)調(diào)控制器的設(shè)計與實現(xiàn)、連接鉸間隙帶來的非光滑系統(tǒng)動力學(xué)與控制問題，都需要深入的研究。

從航空領(lǐng)域來說，涉及大飛機的大展弦比機翼的顫振及其抑制也需要開展仔細地研究。此外，航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動問題同樣是亟待解決的關(guān)鍵問題之一。

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

記：作為博士生導(dǎo)師，您最注重對學(xué)生哪些方面的培養(yǎng)，目前為止您培養(yǎng)過多少優(yōu)秀的博士生，他們都在哪些領(lǐng)域為國家做著貢獻？

曹：就博士生培養(yǎng)而言，我認為最重要的還是要培養(yǎng)學(xué)生的獨立進行科研工作的能力，簡而言之，就是要著重培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。也就是說，要在科研過程中，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。當然，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，從問題的提出到申請相應(yīng)的項目，然后對這個項目進行相應(yīng)的計劃和解決，最后寫出相應(yīng)的科研報告等等，各個方面都需要培養(yǎng)。與此同時，導(dǎo)師還應(yīng)當關(guān)注學(xué)生的修為和交流能力，比如說溝通與學(xué)術(shù)交流方面的能力培養(yǎng)、國際視野的培養(yǎng)等。

基于這些理由，我們會鼓勵學(xué)生參加相應(yīng)的國際會議，并且也會派出學(xué)生進行聯(lián)合培養(yǎng)，同時我們因為自己組織過一些國際國內(nèi)的學(xué)術(shù)會議，所以我們的學(xué)生在這個過程當中，也參與了這樣一個國際國內(nèi)學(xué)術(shù)會議的組織安排等這樣一些工作。應(yīng)該說，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。

我在國外工作的時間比較長，2006年才回國，因此直到2006年我才開始帶自己的研究生。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。

至于說為國家做出了哪些重要貢獻，我想到現(xiàn)在還說不上。不過，從我了解到的情況來說，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、澳大利亞等海內(nèi)外進行訪問或教學(xué)，在這一過程您感覺和國外的教育方面有哪些差別？

曹：這個問題，我可以簡單地談一點自己的看法。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年在英國蘭開斯特大學(xué)物理系，也是做一些合作研究，后來去澳大利亞做了一個短期的訪問。通過在這些個國家和地區(qū)的合作研究，我本人也確實接觸到了一些新的東西，從而了解到國外教學(xué)與研究方式跟我們當然有一些區(qū)別。

我認為國外的教育跟我們最大的一個區(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)生動手能力的培養(yǎng)，尤其是在研究成果的展示方面，外國的學(xué)生具有相當?shù)膬?yōu)勢。因為他們從高中、大學(xué)、研究生到博士生都一直有相應(yīng)的展示的機會，都要做相應(yīng)的研究與交流，還要做相應(yīng)的報告。所以國外學(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。但從另外一個角度來看，我們中國學(xué)生的基礎(chǔ)更好，更扎實，學(xué)的東西也更多一些。

因此，我們經(jīng)?？梢钥吹竭@樣一種情況，就是中國的學(xué)生大概在剛畢業(yè)的一兩年，如果要和國外的學(xué)生去競爭的話，那么在成果展示和交流能力方面可能會稍微差一些，但是一旦我們熟悉了國外學(xué)生的研究方法，應(yīng)該說中國的學(xué)生還是很有優(yōu)勢的。

目標：“教學(xué)與科研工作應(yīng)當并舉，不可偏廢”

記：最后一個問題，就是說在未來您會偏重于教學(xué)還是研究？在您的研究領(lǐng)域還會做哪些努力？

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）國家模型:中國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)中國發(fā)展總趨勢，揭示未來社會發(fā)展的矛盾、問題和阻礙因素，并提出預(yù)見性的發(fā)展戰(zhàn)略和建議。

（3）區(qū)域或城市經(jīng)濟發(fā)展模型:西方城市SD模型(Jay.W.Forrester，1968年)揭示了西方國家城市發(fā)展、衰退、復(fù)蘇的內(nèi)在機制;王其藩建立的中心城市技術(shù)開發(fā)與經(jīng)濟增長的SD模型，研究了上海市城市碩士論文利技、教育、經(jīng)濟三者的協(xié)調(diào);張炳發(fā)建立的佳木斯市宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)仿真模型，研究了城市宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能;吳健中等人建立的新疆社會經(jīng)濟發(fā)展的SD模型，探討了新疆社會經(jīng)濟發(fā)展的制約因素。

此外,系統(tǒng)動力學(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)用范圍越來越廣泛。

3.1.4系統(tǒng)動力學(xué)基本特點

系統(tǒng)動力學(xué)解決問題的獨特性就是建立規(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，同時借助計算機仿真技術(shù)來分析研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能與動態(tài)行為的內(nèi)在關(guān)系，從而找出解決問題的對策?；谝蚬P(guān)系和結(jié)構(gòu)決定行為，這就是系統(tǒng)動力學(xué)建模的獨到之處。

(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、統(tǒng)一認識，對令人困惑和有爭議的系統(tǒng)行為給出令人滿意的解釋。系統(tǒng)動力學(xué)的建模技術(shù)易于將管理者的思維進行量化。

(2)研究問題注重從因果機制出發(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)在原因和形成機制。

(3)從觀察系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手。系統(tǒng)動力學(xué)認為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)在動力。只有了解了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和變化機制，才有可能預(yù)測系統(tǒng)未來的行為。因而系統(tǒng)動力學(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)動力學(xué)模型從內(nèi)部尋求解釋系統(tǒng)行為的規(guī)律，重點在于模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

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

(6)延遲特性。系統(tǒng)動力學(xué)模型引入了延遲機制，使模型與所描述的實際系統(tǒng)更為接近。

(7)能夠進行政策仿真。系統(tǒng)動力學(xué)模型是實際系統(tǒng)的實驗室，利用模型仿真剖析系統(tǒng)，獲取更豐富、更深刻的信息，進而覓尋解決問題的途徑。系統(tǒng)動力學(xué)解決問題的過程實質(zhì)上也是尋優(yōu)過程，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)動力學(xué)的可行性

人類的社會系統(tǒng)中存在兩類復(fù)雜性問題:“細節(jié)性復(fù)雜(Detail Complexity)”，和“動態(tài)性復(fù)雜(Dynamic Complexity)”。細節(jié)性復(fù)雜是指問題的變量很多，要解決此類問題須考慮的因素千頭萬緒，并且要處理的工作項目十分繁瑣，傳統(tǒng)的作業(yè)研究和策略規(guī)劃即在處理這類問題。所謂的動態(tài)性復(fù)雜則是指引發(fā)此類問題的因素或變數(shù)可能不多，但是變數(shù)之間環(huán)環(huán)相扣，彼此交錯，互為因果，且大都有時間上的延遲(delay)。一般而言，這類問題具有以下的特征:

(1)原因和影響不明確，且影響的結(jié)果往往并非顯而易見的，因為因與果往往不在時空上直接的關(guān)聯(lián)。

(2)同一行動其短期和長期的影響常具有極大的差異。

(3)一個行動在不同的部門中，會產(chǎn)生一連串不同的結(jié)果。

(4)可見的干涉行為，產(chǎn)生不可見的結(jié)果。

許多管理方面復(fù)雜深奧的預(yù)測與分析工具，以及洋洋灑灑的策略規(guī)劃，常常無法產(chǎn)生真正突破性的貢獻，其原因也是這些方法只能用來處理“細節(jié)性復(fù)雜”，而無法用來處理“動態(tài)性復(fù)雜”。處理“動態(tài)性復(fù)雜”的問題，不能一味的企圖以“復(fù)雜對付復(fù)雜”，必須了解整個問題背后相互間的關(guān)聯(lián)性后，才有可能尋求對策?！敖Y(jié)構(gòu)影響行為”，系統(tǒng)思考就是用來幫助我們看清復(fù)雜狀況背后運作的結(jié)構(gòu)(structure)并尋找出杠桿解(leverage point)所在的位置。大多數(shù)管理上的問題都是屬于動態(tài)性復(fù)雜問題，而非細節(jié)性復(fù)雜問題。

篇5

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

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

[中圖分類號] F272.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）06- 0044- 03

0 前 言

存貨控制是現(xiàn)代財務(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)供銷各個環(huán)節(jié)上的無縫對接，推導(dǎo)出精致的最佳經(jīng)濟采購量公式，然而現(xiàn)實經(jīng)濟活動千頭萬緒，很難符合純數(shù)學(xué)意義的運籌學(xué)庫存模型假設(shè)前提，一種以數(shù)值仿真技術(shù)為標志的系統(tǒng)動力學(xué)為解決這類復(fù)雜問題提供了強有力的工具。系統(tǒng)動力學(xué)不同于運籌學(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)實的客觀存在為對象，根據(jù)系統(tǒng)的實際信息構(gòu)建動態(tài)的仿真模型，并通過計算機反復(fù)模擬對系統(tǒng)未來趨勢進行分析與研究。

1 系統(tǒng)動力學(xué)基本知識

系統(tǒng)動力學(xué)（System Dynamics，英文簡稱SD）是由美國學(xué)者Forrester教授在1956年提出的，其最初的目標是為了解決企業(yè)生產(chǎn)與庫存方面的問題。現(xiàn)在系統(tǒng)動力學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于項目管理、供應(yīng)鏈管理、學(xué)習型組織以及公司戰(zhàn)略等。

系統(tǒng)動力學(xué)的思想來源于流體力學(xué)，采取生動直觀的方式對組織運作進行描述，即用SD專業(yè)語言刻畫企業(yè)各類資源在時空中的循環(huán)運動，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)動力學(xué)模型通常包含如下步驟：①明確建模系統(tǒng)的目標；②界定系統(tǒng)研究邊界；③確定因果作用相互關(guān)系；④運用SD專業(yè)方法建立系統(tǒng)動力學(xué)模型；⑤計算機仿真實驗；⑥對仿真結(jié)果分析；⑦對模型進一步修正。其中第③、④步驟是解決問題的重要環(huán)節(jié)，要求對研究問題有深入研究，同時要具備系統(tǒng)動力學(xué)知識，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)動力學(xué)案例——以Excel為工具

對于財務(wù)工作者來說，通常對Excel軟件比較熟悉，但是該軟件進行系統(tǒng)動力學(xué)仿真方面的研究較少。一般來說系統(tǒng)動力學(xué)是用一組微分方程來反映系統(tǒng)運動的，通常需要采用相關(guān)專業(yè)軟件處理。對于具備系統(tǒng)動力學(xué)的Excel高手，也可以將Excel與VBA工具相結(jié)合來開發(fā)系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型，這對于普通財務(wù)工作者是很難做到的。但是對于有些簡單問題可以運用Excel來構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)基本框架，其目的主要是掌握系統(tǒng)動力學(xué)的基本原理，為進一步學(xué)習奠定良好基礎(chǔ)。

下面根據(jù)溫素彬博士Excel系統(tǒng)動力學(xué)方面的論文進行修改得到如下存貨控制案例：假設(shè)某存貨系統(tǒng)初始庫存量為2 000千克，初始在途訂貨量為6 800千克，期望庫存量為7 500千克，庫存調(diào)節(jié)時間為2周，訂貨延遲時間為4周，模擬時間間隔為1周，試采用系統(tǒng)動力學(xué)方法探討庫存系統(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與期望庫存量EQ與實際庫存量Qt之差成正比，與庫存調(diào)節(jié)時間T1成反比；②實際庫存量變化率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)動力學(xué)專業(yè)術(shù)語表示為狀態(tài)變量（level variable）方程與速率變量（rate variable）方程，具體方程式見表1。

為了動態(tài)反映存貨系統(tǒng)的變化情況，利用Excel中的控件工具調(diào)整時間，得到庫存量與在途訂貨量之間的動態(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，將庫存調(diào)節(jié)時間為1周，訂貨延遲時間為1周，則會出現(xiàn)圖2中的不利情況。

3 存貨控制的Vensim系統(tǒng)動力學(xué)模擬

對于簡單存貨問題可以采用Excel來模擬，但是如果系統(tǒng)比較復(fù)雜這時就要采用專業(yè)軟件Vensim，該軟件是由美國Ventana公司設(shè)計開發(fā)，是一個可視化的模擬、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，運用系統(tǒng)動力學(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，要對上述存貨系統(tǒng)進行模擬，就需要對上述參數(shù)定量化，其參數(shù)定義公式見表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周波動較大，31周以后將趨于平穩(wěn)。

4 結(jié) 論

（1）Excel進行系統(tǒng)動力學(xué)仿真僅僅適應(yīng)于簡單問題，如果對于復(fù)雜系統(tǒng)，這時就需要與VBA相結(jié)合，因而對計算機編程水平要求很高。

（2）Vensim是專業(yè)的系統(tǒng)動力學(xué)軟件，可以繪制生動形象的流程控制圖，而Excel軟件很難實現(xiàn)，同時Vensim在定義各類系統(tǒng)動力學(xué)方程時，采取圖形界面引導(dǎo)，因此學(xué)習方便、操作簡單，對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)動力學(xué)軟件，可以將Excel軟件中的函數(shù)、控件、模擬運算表以及方案管理器等方面的功能有機集成與融合在一起，為解決財務(wù)管理各種復(fù)雜問題提供了強有力工具。

主要參考文獻

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

[2]龔曉光，張娟.用Excel實現(xiàn)系統(tǒng)動力學(xué)模型模擬與尋優(yōu)——以網(wǎng)民擴散為例[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)計方法；CAX及軟件；多體動力學(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、凍土挖掘、二次破碎等艱苦工作，歐洲和美國的各種車載破碎錘紛紛面世，如Atlas Copco、Rammer、Montabert、Indeco等。.80年代，韓國的破碎錘也繼日本之后有了長足的進步，1986年韓國水山重工推出了液壓破碎錘，韓國相繼出現(xiàn)了很多品牌。

破碎錘的沖擊能量的來源還是由以下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、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上改裝的，將液壓挖掘機上的鏟斗改裝成液壓錘。因此總體結(jié)構(gòu)包括動力裝置、工作裝置、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、操縱機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、行走機構(gòu)和輔助設(shè)備等。常用的全回轉(zhuǎn)式液壓挖掘機的動力裝置、傳動系統(tǒng)的主要部分、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、輔助設(shè)備和駕駛室等都安裝在可回轉(zhuǎn)的平臺上，通常稱為上部轉(zhuǎn)臺。因此又可將液壓破碎錘概括成工作裝置、上部轉(zhuǎn)臺和行走機構(gòu)等三部分。.

二、工作裝置設(shè)計方法

1． 工作裝置傳統(tǒng)設(shè)計方法

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

(1) 圖解設(shè)計法；(2) 基于平移性的作圖法；(3)解析法；(4) 綜合圖解設(shè)計法；(5) 優(yōu)化設(shè)計方法，以上設(shè)計方法基本上遵循一般連桿機構(gòu)的位置綜合原則，側(cè)重考慮工作裝置的平移性。對它的工作裝置伸縮性與平移性，平移性與自動放平性，動力性與自動放平性之間的矛盾關(guān)系未能綜合分析，只是滿足單個性能的要求，無法達到全局最優(yōu)?？傊?，這些方法都是基于二維平面上進行的。對于工作裝置干涉問題、運動學(xué)、動力學(xué)等問題不可能很好的解決，也不可能直觀的表現(xiàn)出來。

近年來隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，在工作裝置設(shè)計上出現(xiàn)了基于虛擬樣機技術(shù)的工作裝置設(shè)計。例如吉林工業(yè)大學(xué)、大連理工大學(xué)和洛陽拖拉機廠等利用虛擬樣機技術(shù)不但研究了工作裝置的運動學(xué)、動力學(xué)特性，而且對其進行了優(yōu)化設(shè)計，但是它們不是對模型進行了大量的簡化，就是只局限于對剛體情況下工作裝置虛擬樣機的研究。

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模型，在虛擬環(huán)境下模擬物理樣機的運動狀況，快速分析各種設(shè)計方案，進行輔助設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計，幫助設(shè)計人員完成以前需經(jīng)數(shù)次物理樣機才能完成的實驗研究。

2． CAX技術(shù)及其軟件

由文獻可知，CAX技術(shù)是虛擬樣機技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)平臺。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。各個三維CAD軟件當前的最新版本是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并進行不同作業(yè)工況下的動態(tài)模擬。

所謂CAE即Computer Aided Engineering（計算機輔助工程）是指工程設(shè)計中的分析計算與分析仿真，具體包括工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)化設(shè)計、強度與壽命評估、運動及動力學(xué)仿真。工程數(shù)值分析用來分析確定產(chǎn)品的性能；結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)化設(shè)計用來保證產(chǎn)品功能、工藝過程的基礎(chǔ)上，使產(chǎn)品、工藝過程的性能最優(yōu)；結(jié)構(gòu)強度與壽命評估用來評估產(chǎn)品的精度設(shè)計是否可行，可靠性如何以及使用壽命為多少；運動及動力學(xué)仿真用來對CAD建模完成的虛擬樣機進行運動學(xué)仿真和動力學(xué)仿真。從過程化、實用化技術(shù)發(fā)展的角度看，CAE的核心技術(shù)為有限元技術(shù)與虛擬樣機的運動及動力學(xué)仿真技術(shù)。

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

本文采用MSC.ADAMS軟件進行液壓破碎錘工作裝置虛擬樣機的仿真研究。

3． 多體動力學(xué)理論

多體系統(tǒng)動力學(xué)包括多剛體動力學(xué)和多柔體系統(tǒng)動力學(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）運動規(guī)律的科學(xué)[17]。

多體系統(tǒng)動力學(xué)的核心問題是建模和求解問題，其系統(tǒng)研究開始于20世紀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)的自動建模和數(shù)值求解；到了80年代中期，多剛體系統(tǒng)動力學(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；80年代之后，多體系統(tǒng)動力學(xué)的研究更偏重于多柔體系統(tǒng)動力學(xué)，這個領(lǐng)域也正式被稱為計算多體系統(tǒng)動力學(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)遠遠地超過一般力學(xué)的涵義。多體系統(tǒng)動力學(xué)的根本目的是應(yīng)用計算機技術(shù)進行復(fù)雜機械系統(tǒng)的動力學(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的構(gòu)建流程

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

圖2-1虛擬樣機的構(gòu)建流程

2． 液壓破碎錘工作裝置的研究體系

通過查閱相關(guān)文獻，基于以設(shè)計為中心的先進制造技術(shù)理論，可以得到，液壓破碎錘工作裝置的虛擬樣機研究是一個龐大的系統(tǒng)工程。本文的研究內(nèi)容―液壓破碎錘工作裝置的虛擬樣機研究只是其中的一部分，只涉及到了工作裝置的運動學(xué)分析、動力學(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．第三種競爭范式的提出

自80年代聯(lián)結(jié)主義范式興起以后，符號主義和聯(lián)結(jié)主義成為認知科學(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)動力系統(tǒng)理論文獻的問世，一種新的關(guān)于認知科學(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)展一種對認知更好的動態(tài)的理解進路。特別是馮•蓋爾德（vanGelder）和波特（R.Port）(1995)年出版了一本關(guān)于認知科學(xué)的動力理論的書：提出認知科學(xué)的動力學(xué)研究進路（It’sabouttime:Anoverviewofthedynamicalapproachtocognition,Mindasmotion:Explorationsinthedynamicsofcognition,Cambridge,MA,MIT），被作為認知科學(xué)第三種競爭范式的宣言。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《第三種競爭范式：對認知的動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80年代以后符號主義、聯(lián)結(jié)主義范式所產(chǎn)生的困難，提出他的動力學(xué)假說（DynamicistHypothesis）。對于認知科學(xué)中的時間、構(gòu)架、計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）的計算主義假說或說物理符號系統(tǒng)假說：

“自然的認知系統(tǒng)在物理符號系統(tǒng)的意義上是智能的?！?/p>

相關(guān)的，期望用動態(tài)眼光理解認知的還有丘奇蘭德（Churchland）和謝諾沃斯基（Sejnowski），他們（1992）把所擁護的聯(lián)結(jié)主義假說表述為“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“通過構(gòu)架的低層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用能達到復(fù)雜的認知效果”

“直覺過程是一種亞概念的（subconceptual）聯(lián)結(jié)主義動力系統(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)把自然認知系統(tǒng)看作是動力神經(jīng)系統(tǒng)是最好的理解?！?/p>

有一種假設(shè)認為，人意向性意識涌現(xiàn)于集群系統(tǒng)動力學(xué)，并由環(huán)境激發(fā)。

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

“自然的認知系統(tǒng)是某種動力系統(tǒng)，而且從動力學(xué)眼光理解認知系統(tǒng)是最好的理解?！?/p>

動力學(xué)假說是以數(shù)學(xué)的動力系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)描述認知的，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）等概念來解釋與環(huán)境相互作用的認知主體（智能體）的內(nèi)在認知過程。用微分方程組來表達處在狀態(tài)空間的認知主體（智能體）的認知軌跡。換句話說，認知是作為認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，特別是通過在一定環(huán)境下和一定的內(nèi)部壓力下的認知主體的思想軌跡來詳盡考察認知的。認知主體（智能體）的思想和行為都受微分方程的支配。系統(tǒng)中的變量是不斷進化的，系統(tǒng)服從于非線性微分方程，一般來講是復(fù)雜的，是確定的。

二．認知科學(xué)的幾個動力系統(tǒng)模型

這些模型雖然不僅僅是動力學(xué)假設(shè)的應(yīng)用實例，但被動力論的倡導(dǎo)者看作他們的范式的擔當者。

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

羅伯特森（1990）曾用動力學(xué)進路對CM（新生嬰兒的自發(fā)的原動力行為中的循環(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)的原動力行為的數(shù)據(jù)。由于這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)的有效性，這個動力系統(tǒng)模型CM是少有的幾個能夠充當動力系統(tǒng)模型的。而且許多人認為，這是一種可定量化的生理學(xué)行為的一種非隱喻的動力描述，恐怕較臨床心理學(xué)的研究結(jié)果更能讓人欣然接受。

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

因此羅伯特森說：“我們距離建立一種使狀態(tài)變量和參數(shù)與生理學(xué)和環(huán)境因素有清楚對應(yīng)的關(guān)于CM的動力系統(tǒng)模型的目標，還有相當長的路要走”。

2．嗅覺球狀模型(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”大致勾勒了這個模型并進行了一定程度的實驗，這是一個基于嗅的神經(jīng)過程的考察，借助復(fù)雜動力系統(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）等都承認它可以作為動力系統(tǒng)模型。

3．動力振動理論模型（MotivationalOscillatoryTheory）

動力振動理論（MOT）是一個關(guān)于循環(huán)的動力系統(tǒng)的模型。是馮•蓋爾德（1995）推薦作為動力論假說范例的一個簡化的動力系統(tǒng)模型，它是由……提出的。

但是這個系統(tǒng)最大的問題就是如何正確選擇系統(tǒng)的參數(shù)。因為對于動力系統(tǒng)而言，是對初值敏感的，“改變動力系統(tǒng)的一個參數(shù)就改變了它的整個動力學(xué)”（vanGelder，1995，p.357）。

4．語言認知的動力學(xué)模型

5．關(guān)于意識的動力學(xué)模型

……

三．動力學(xué)認知范式對表征的理解

表征是認知科學(xué)最核心的概念之一。表征包括對象表征、問題表征和知識表征等，還有內(nèi)隱表征和外顯表征，人的表征和機器表征，總之，表征被認為是人類對自身和對外部世界表達式的媒介，特別是，知識表征是推理的前提。在計算主義框架下,知識表征是有效計算的媒介，是使計算機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知科學(xué)范式中最重要的就是表征與計算問題，無論是作為“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)造出來的作為另一對象的替代物而存在的符號”(劉西瑞，2004)，大家都默認著一個假定，“沒有表征就沒有人類認知”。

動力論的認知范式與其他范式的一個重要區(qū)別是對表征的不同理解。符號主義模型是以符號表征為基礎(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表征（Globus1992,ThelenandSmith1994;vanGelder1993,1995）為基礎(chǔ)的。但動力論的認知范式則宣稱，一個動力模型應(yīng)當是“無表征的”。

在對聯(lián)結(jié)主義范式的批判中，格洛布斯指出，“表征的過程實際上是在簡化網(wǎng)絡(luò)中的（符號的）計算過程?！痹谡鎸嵉木W(wǎng)絡(luò)中是無表征的，它們是變化的；是借助化學(xué)變化的自組織過程，因此談?wù)摫碚魇菦]有意義的（Globus1992,p.302），類似的，vanGelder認為“表征概念對于理解認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）！動力主義者認為，對于恰當解釋認知，表征是完全不必要的。

實際上，布魯克斯（R.Brooks）就宣稱，將建造一種完全自動的、能動的行為者（創(chuàng)造物），它們與人類共存于世界上，并被人類認可是有自己權(quán)利的智能存在。創(chuàng)造物在它的動力環(huán)境中必須以隨機應(yīng)變的方式恰當處理問題。它們應(yīng)有多種目標，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)分解為部分來建造，再連接到復(fù)雜系統(tǒng)中。他所設(shè)計的機器人，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,也有人攻擊動力論范式，拒斥表征無非是對行為主義規(guī)劃的不成功表達的一種強烈暗示。說它是“無表征的”，不如說它是“在某種類型的非計算的動力系統(tǒng)中存在狀態(tài)空間演化的”。

四．對認知科學(xué)的動力學(xué)范式的批判性考察

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

動力系統(tǒng)理論的優(yōu)勢是對認知的描述是多元的，是一種經(jīng)驗可檢驗的理論，可以對描述認知系統(tǒng)的微分方程進行分析修正，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，是理解認知的一種確定性的觀點。另一優(yōu)勢是動力系統(tǒng)的描述可以展示人類行為復(fù)雜的，混沌的特性。動力論者認為，如此對認知的分析描述，應(yīng)當是已經(jīng)找到了替代認知科學(xué)中的符號主義、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？

對于表征的理解受到質(zhì)疑.

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

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

篇8

 

《汽車理論》課程是一門通過高度有機綜合工程數(shù)學(xué)、工程力學(xué)與汽車構(gòu)造等專業(yè)知識體系來提高學(xué)生對汽車動力性、燃油經(jīng)濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、平順性和通過性等重要汽車使用性能指標進行定量化分析并研究相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方案的能力的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1，2]。在筆者的教學(xué)過程中，通過課堂調(diào)研與作業(yè)信息反饋，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習過程中普遍對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)缺乏實際的物理依據(jù)這一問題，進而反過來更加阻礙學(xué)生對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)習積極性。

 

從每年期末考試的情況來看，汽車理論的平均分與及格率均低于汽車構(gòu)造、發(fā)動機原理、汽車設(shè)計等其他專業(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)習動力，培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)技術(shù)研究開發(fā)關(guān)鍵核心問題的敏銳嗅覺與快速解決能力，是值得每一位《汽車理論》課程教師深思的問題。

 

傳統(tǒng)的《汽車理論》課程教學(xué)分為理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩部分，課堂理論教學(xué)一般在課時分配上占有絕對主導(dǎo)權(quán)地位。而從考核與成績評價方式上來講，也是傳統(tǒng)的期末考試成績具有絕對話語權(quán)。這樣的設(shè)計原則上合理，但是過于依賴課堂教學(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)知識素養(yǎng)并充滿專業(yè)實踐創(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于單一，在很大程度上會降低學(xué)生的學(xué)習興趣和對專業(yè)前景的光明預(yù)期，最終影響培養(yǎng)質(zhì)量。為此，本文將重點分析如何在堅持傳統(tǒng)教學(xué)方法精髓的基礎(chǔ)上進行教學(xué)考核方法的創(chuàng)新，從而為培養(yǎng)具有高度理論素養(yǎng)和強大實踐創(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)余志生撰寫的汽車理論各版教材，主要以第五版為主。

 

一、傳統(tǒng)教學(xué)方法的堅持與優(yōu)化

 

傳統(tǒng)教學(xué)方法即教師PPT講授+板書詳細剖析關(guān)鍵知識難點+師生問答互動+評閱學(xué)生作業(yè)。對于汽車理論這門理論課程，堅持該方法無疑是以保證學(xué)生理解掌握完整理論體系與普遍分析方法為出發(fā)點，但在實踐過程中，我們可以嘗試進行以下優(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)動動力學(xué)建模理論、方法、過程與模型在動力性評價與優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用為基本講授綱要和思路。有了對模型的系統(tǒng)理論認識，就很方便教師給學(xué)生講授理論研究與實驗中發(fā)動機轉(zhuǎn)速特性、滾動阻力系數(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)，可以強化培養(yǎng)學(xué)生以系統(tǒng)動力學(xué)的微分方程建模來對汽車驅(qū)動性能進行研究和設(shè)計開發(fā)的工程學(xué)研發(fā)思路，促進同學(xué)們對在先修的理論力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等課程中自己認識較淺的知識盲點進行深化具體認識。此外，通過本章開始的課程學(xué)習所逐步培養(yǎng)的這種能力也有助于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習其他機械工程領(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)生在將來的就業(yè)與深造中具有廣泛的適應(yīng)性與極強的自主性。

 

2.第二章。以發(fā)動機萬有特性為基本出發(fā)點，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)動機萬有特性通常屬于學(xué)生認識不深入的基本知識點，那么，結(jié)合本課程的一個重要培養(yǎng)目標——對專業(yè)技術(shù)研究開發(fā)關(guān)鍵核心問題的敏銳嗅覺與快速解決能力，將由基于萬有特性的發(fā)動機最小燃油消耗特性所確定的最佳無級變速器調(diào)速特性原理對無級變速器的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計的理論指導(dǎo)作用作為本章的重要研討性學(xué)習內(nèi)容來開展教學(xué)工作，教學(xué)過程可采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計作業(yè)、課程設(shè)計作業(yè)答辯等方式靈活進行。而且，鑒于萬有特性理論的重要性和相關(guān)應(yīng)用的重要工程意義，無級變速調(diào)速理論的研討性學(xué)習是本章的教學(xué)重點。

 

對于電動汽車部分，屬于目前的主流新技術(shù)。為了給學(xué)生強化工程創(chuàng)新實踐意識，本節(jié)的教學(xué)可以以在理論講解的基礎(chǔ)上結(jié)合主流動力性燃油經(jīng)濟性仿真分析軟件——Cruise、Advisor在具體車型設(shè)計方案評估中的應(yīng)用來開展[3，4]。教學(xué)過程可采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計作業(yè)、課程設(shè)計作業(yè)答辯等方式靈活進行。如何將仿真技術(shù)與教學(xué)有機結(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)容是對前兩章所學(xué)內(nèi)容的進一步深化，更側(cè)重于檔位的設(shè)計、匹配對汽車燃油經(jīng)濟性和動力性的綜合影響。傳統(tǒng)授課方式能保證學(xué)生吸收大部分核心知識點。本章的教學(xué)重點在傳動系檔數(shù)和各檔傳動比的選擇上。學(xué)生普遍反映教材相關(guān)內(nèi)容過于抽象，學(xué)習過程中感覺不貼合實際。為此，教師在精確傳授教材內(nèi)容的同時，應(yīng)該結(jié)合自己在企業(yè)的實際工作經(jīng)驗給學(xué)生直觀形象解釋清楚幾何速比級差與漸變速比級差在改善汽車動力性上的顯著差異，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。由于第四章涉及的制動動力學(xué)與第五章涉及的汽車操穩(wěn)系統(tǒng)動力學(xué)存在相互耦合關(guān)系，且都同時直接對整車的行駛操縱穩(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，將兩章的內(nèi)容系統(tǒng)整合在一起進行講授。一來期望提高學(xué)生綜合分析解決問題的能力;二來教學(xué)內(nèi)容會更貼近汽車行駛的主動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)習興趣。

 

因為現(xiàn)在的學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)都比較扎實，同時理論力學(xué)也學(xué)得比較深入，所以在分析制動方向穩(wěn)定性和操穩(wěn)性時，除了通過動力學(xué)模型的推導(dǎo)使學(xué)生獲得精準的理論認知外，建議以MATLAB/Simulink軟件為切入口，教會學(xué)生將教材上重點討論的模型轉(zhuǎn)化為仿真模型并通過仿真來形象理解制動和轉(zhuǎn)向控制對汽車操穩(wěn)性的綜合影響。進行相關(guān)教學(xué)時可采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計作業(yè)、課程設(shè)計作業(yè)答辯等方式靈活進行。

 

此外，這兩章有幾個知識點聯(lián)系非常密切。在傳統(tǒng)的教學(xué)進度安排中是分開講授的，學(xué)生感覺比較抽象難懂。但如果結(jié)合在一起講授，預(yù)期效果會比較好。這兩個知識點是第四章中考慮側(cè)偏時的制動力系數(shù)、側(cè)向力系數(shù)與滑動率的特性關(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知識點的分析論述題失分非常嚴重。說明學(xué)生理解不扎實。綜合講解這兩個知識點時，最終目的是使學(xué)生通過綜合分析制動力驅(qū)動力側(cè)向力系數(shù)隨滑動率和側(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，來理解附著橢圓的生成過程以及它在理論分析和設(shè)計中的指導(dǎo)意義。

 

由于附著橢圓生成過程中涉及的因素有側(cè)偏角對驅(qū)動力制動力——滑動率特性的影響，還有滑動率對側(cè)偏剛度特性的影響[5]，其教學(xué)難度至少和理想制動力分配曲線組的生成過程相當。如果還要進一步探討如何根據(jù)附著橢圓來合理進行滑動率、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線組來研究車輪在某一附著系數(shù)路面的抱死順序相當。因此，這一內(nèi)容的PPT制作時應(yīng)充分利用動畫功能來層次清晰地展示橢圓的生成過程。

 

在教學(xué)中，還應(yīng)注意的一點是，在分析前后輪不同的抱死順序?qū)ζ囘\動穩(wěn)定性影響時，教材中沒分析前后輪同時抱死時對汽車運動穩(wěn)定性的影響。作為啟發(fā)式教學(xué)的經(jīng)典案例，可以通過課堂討論并抽學(xué)生回答問題的方式來開展啟發(fā)式教學(xué)。

 

5.第六章。本章的內(nèi)容理論相對較深，在教學(xué)過程中，改進的方向依然應(yīng)該是引入MATLAB/Simulink進行仿真教學(xué)。通過仿真分析直觀地體會懸架剛度、阻尼、動行程等關(guān)鍵參數(shù)的改變對車身、車輪等部件的振動位移、振動加速度的時頻響應(yīng)特性的影響，并可以針對不同的振動控制目標提出不同的參數(shù)優(yōu)化方案。

 

在教學(xué)過程，可以采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計作業(yè)、課程設(shè)計作業(yè)答辯等方式靈活進行。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)容的考核重點放在平時的課程作業(yè)答辯環(huán)節(jié)。

 

6.第七章。一般來說，本章不是本門課程的教學(xué)重點。采用常規(guī)的教學(xué)方法即可進行授課。當然，在涉及到牽引通過性計算和汽車越過臺階、壕溝能力的分析計算時，可以引入MSC ADAMS軟件從可視化動力學(xué)仿真的角度來讓學(xué)生驗證教材上相關(guān)理論的正確性。這樣，學(xué)生就會對教材上理論分析的結(jié)果有一個感性化認識，這又反過來促進了他們進一步探求教材上理論分析的更深層理論假設(shè)出發(fā)點以及細究邏輯推理演繹過程的興趣。

 

在教學(xué)過程，可以采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計作業(yè)、課程設(shè)計作業(yè)答辯等方式靈活進行。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)容的考核重點放在平時的課程作業(yè)答辯環(huán)節(jié)。

 

二、動力學(xué)仿真技術(shù)在汽車理論教學(xué)過程中的應(yīng)用

 

以上分析了在傳統(tǒng)的理論教學(xué)過程中如何進行教學(xué)改進與優(yōu)化。在理論教學(xué)的同時，實驗教學(xué)不可或缺。實驗教學(xué)存在具體形象、生動有趣、學(xué)生認知積極性高等優(yōu)點，這有助于夯實學(xué)生的理論認知水平。

 

就目前各大學(xué)的平均實驗條件而言，汽車理論實驗的內(nèi)容一般集中在動力性、制動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)濟性要求各種復(fù)雜的實車行駛工況，所以實驗開設(shè)的難度比較大。同時，由于現(xiàn)在學(xué)生人數(shù)很多，實驗場地又相對有限，所以實驗教學(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。具體而言，教師現(xiàn)場講解學(xué)生認識了解的時間增加了，而學(xué)生親自動手做實驗的時間減少了。

 

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

 

1.第一章。汽車的驅(qū)動動力學(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的基本編程功能來對行駛過程進行模擬。只要將相應(yīng)的作用在汽車上的各類驅(qū)動力和行駛阻力進行函數(shù)編譯形成計算子模塊后，再利用Simulink強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)動力——行駛阻力平衡機理與方程式。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生通過軟件操作，即可驗證教材上的案例分析結(jié)果，從而形象直觀地加深他們對理論的理解深度，靈活掌握汽車動力性三大指標的工程設(shè)計與評價意義。在完成仿真計算分析的過程中，在編譯作為仿真基本單元的各類驅(qū)動力與行駛阻力函數(shù)模塊時，學(xué)生可以進一步復(fù)習各種力的計算方法，并深入領(lǐng)會各類驅(qū)動力和阻力的生成機理及物理含義。

 

2.第二章和第三章。本章的燃油經(jīng)濟性分析與混合動力汽車部分宜大規(guī)模采用仿真教學(xué)。教學(xué)過程中，建議以汽車的檔位設(shè)計與燃油經(jīng)濟性動力性的綜合優(yōu)化匹配設(shè)計為核心教學(xué)目標，開展教學(xué)任務(wù)設(shè)計與執(zhí)行工作。教學(xué)軟件可以采用ADVISOR或AVL/Cruise。由于這些軟件能對模型和源代碼進行開放式設(shè)計，具有優(yōu)秀的模塊化的展示與人機界面交互式仿真設(shè)計操作功能，再加之能與其他多種軟件進行聯(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力總成的傳動比等參數(shù)設(shè)計并直接在各類典型循環(huán)工況(NEDC、UDDS、1015、ECE-EUDC)下進行快速仿真測試檢驗這些參數(shù)設(shè)計對燃油經(jīng)濟性和動力性的改善效果。

 

對于混合動力汽車部分，由于絕大部分學(xué)生之前沒有任何工程實踐經(jīng)驗，而教材的論述又過于理論化，所以在教學(xué)過程中可以利用上述軟件給學(xué)生講解車身、車輪、電機、傳動系、動力電池、發(fā)動機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)式的動力性與經(jīng)濟性仿真模型。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)型的模式切換過程及仿真方法，最后可通過布置仿真作業(yè)讓學(xué)生理解不同構(gòu)型的模式切換控制在動力性和燃油經(jīng)濟性方面有哪些具體的性能表現(xiàn)差異。

 

3.第四章和第五章。由于討論制動方向穩(wěn)定性與二自由度汽車操穩(wěn)動力學(xué)特性時都是建立的簡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實現(xiàn)。由于在第一章的學(xué)習過程中學(xué)生已經(jīng)能針對系統(tǒng)受力編寫函數(shù)子模塊，加之動力學(xué)方程簡明易懂能直接用Statespace模塊表達，所以學(xué)生可課后自行完成上述性能的分析工作?；谄嚩杂啥炔俜€(wěn)動力學(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)果進行對比，一來起到檢查模型正確性的作用，二來使學(xué)生能夠更扎實地領(lǐng)會操穩(wěn)性分析的理論基礎(chǔ)。對于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，不過也沒有本質(zhì)區(qū)別。由于教材上提供了完整的動力學(xué)模型，故只要教會學(xué)生利用m文件編譯出ABS的非線性動力學(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仿真文件的動力學(xué)部分模擬部分即可。

 

對于更復(fù)雜的實車操穩(wěn)性試驗，如蛇形試驗、轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入試驗、轉(zhuǎn)向盤角脈沖試驗、轉(zhuǎn)向回正性能試驗、轉(zhuǎn)向輕便性試驗、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗6個國標試驗，如利用MATLAB/Simulink軟件進行建模仿真和結(jié)果分析，對來說本科生難度會比較大。故在此可將MSC/ADAMS或CarSim軟件引入仿真教學(xué)中。由于國標中的參數(shù)是公開的，所以學(xué)生可以將國標規(guī)定的車輛動力學(xué)與試驗路況關(guān)鍵參數(shù)直接輸入軟件相應(yīng)菜單欄進行可視化仿真，并在仿真結(jié)束后采集數(shù)據(jù)分析時域和頻域的動力學(xué)響應(yīng)特性，繼而對操穩(wěn)性進行評價。

 

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動力學(xué)理論轉(zhuǎn)化為形象直觀的仿真模型來深化對懸架振動動力學(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)計要求上，所以如果本章內(nèi)容直接進行實驗教學(xué)，那么需要在實驗現(xiàn)場裝配各類不同剛度阻尼的懸架系統(tǒng)，以使學(xué)生能通過對不同參數(shù)懸架的一系列試驗結(jié)果來分析懸架參數(shù)對振動時頻響應(yīng)特性的影響靈敏度，并和教材上理論分析的結(jié)果進行對比。顯而易見，這導(dǎo)致了實驗成本高、實驗耗時長等諸多問題。如果將實驗教學(xué)的大部分內(nèi)容改為由仿真來完成，那么顯而易見的好處是一來學(xué)生通過仿真建模深化了對懸架振動動力學(xué)理論的認識;二來由于仿真時調(diào)整設(shè)置參數(shù)非常容易，那么相應(yīng)的教學(xué)耗時與教學(xué)成本均會大幅下降，而教學(xué)效果起碼和實驗教學(xué)相同。

 

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

 

5.第七章。由于本章不是課程的教學(xué)重難點所在，且本章的難點輪-地動力學(xué)理論需要學(xué)生在研究生階段進行系統(tǒng)深入掌握，所以在學(xué)時安排上建議以理論教學(xué)為主。如果學(xué)生對相應(yīng)的仿真內(nèi)容感興趣，可以參見我國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)域的通過性仿真研究論文，從中學(xué)習通過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)細節(jié)，為將來的工作和深造奠定基本的理論基礎(chǔ)。

 

三、改進后的學(xué)時安排與考核方法

 

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

 

在學(xué)時安排上，對于前述傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)化的部分，由于只是圍繞重難點對授課內(nèi)容進行系統(tǒng)協(xié)調(diào)整合，所以這部分改進不影響原有的學(xué)時安排計劃。對于仿真教學(xué)部分需要增加學(xué)時并進行重新分配。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)，但是這兩個環(huán)節(jié)不占用學(xué)時，由教研組在實施過程中另選時間進行。

 

改進后的學(xué)時安排如表1所示。

 

在考核方法的改進上，除了原有的出勤、平時教材作業(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)答辯考核這兩個環(huán)節(jié)。答辯考核屬于師生雙向互動教學(xué)相長的一個環(huán)節(jié)，它能有效防止學(xué)生相互抄襲，督促學(xué)生重視平時學(xué)習的過程，防止期末抱佛腳而導(dǎo)致的專業(yè)知識掌握不扎實等一系列目前教學(xué)中存在的問題，從而最大限度保證平時教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生工程實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)質(zhì)量。

 

四、結(jié)語

 

探討了汽車理論傳統(tǒng)教學(xué)方式的改進與優(yōu)化思路，論述了將動力學(xué)仿真技術(shù)引入教學(xué)的可行性與執(zhí)行措施。為了落實這些教學(xué)改進措施，繼而分析制定了相應(yīng)的學(xué)時安排要求與考核評價方法。下一步即可以此為基本綱要進行教學(xué)改進實踐探索，以不斷完善基本改進綱要，最終形成一套能有效培養(yǎng)卓越工程師的汽車理論課程教學(xué)體系，并期望促進課程的更深層次教學(xué)改革。

篇9

論文摘要:采用了UG Motion的輔助運動仿真分析方法，在仿真系統(tǒng)運動過程的基礎(chǔ)上，詳盡分析了該模塊內(nèi)部的運動約束關(guān)系，提出了系統(tǒng)運動優(yōu)化目標，進而求解了系統(tǒng)時序最優(yōu)安排，并根據(jù)求解結(jié)果，對驅(qū)動凸輪部件進行了動力學(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動和動力特性工作提供了保證。

1引言

LED顯示屏陣列式插件機是針對 LED顯示屏生產(chǎn)工藝過程中LED發(fā)光管插件工序開發(fā)的一種新型高速自動插件設(shè)備，如圖1所示，采用陣列機械手同步工作方式，單次動作循環(huán)完成整列發(fā)光管的插件工序過程，實現(xiàn)高速、自動插件，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采用功能模塊化設(shè)計，各模塊之間銜接緊密，模塊內(nèi)部動作部件較多，動作同步性要求高，同時，為提高工作能力，關(guān)鍵部件均處于較高速度運動狀態(tài)，在其設(shè)計開發(fā)過程中，各動作部件的動作時序和同步問題、關(guān)鍵零部件的運動學(xué)和動力學(xué)特性成為需要解決的核心問題之一一，特別是送料模塊，動作零部件多，動作順序之間有進…步進行優(yōu)化，提高模～塊工作效率。

2機構(gòu)動作過程

LED顯示屏陣列式插件機送料模塊，如圖2所示。

其送料動作過程為：

(1)發(fā)光管來料同步送入第一分料動?xùn)虐搴螅谝环至蟿訓(xùn)虐逑蛞粋?cè)移動，至八槽通料靜柵板通料槽奇數(shù)槽位，槽 口對齊后，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)光管離開第一分料動?xùn)虐搴螅谝环至蟿訓(xùn)虐逋嘶刂猎冀恿衔?，第二批管料通過四槽通料靜柵板同步送人后，第一分料動?xùn)虐逑蛄硪粋?cè)移動，至八槽通料靜柵板通料槽偶數(shù)槽位，槽口對齊后，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存八個發(fā)光管后，第一分料擋板移動，發(fā)光管離開擋板被送入沖裁模板，沖裁模板動作，裁去長余部分管腳；

(4)沖裁后的發(fā)光管被推入到極性旋轉(zhuǎn)組件處，按照檢測的極性正反順序進行旋轉(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?xùn)虐?，其動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。整個動作過程示意，如圖3所示。

3運動仿真分析

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

即第二分料擋板處出料動作頻率為 1／3．6Hz以上；

即第一分料擋板處出料動作頻率為 1／1．8Hz以上(該處十六列發(fā)光管由第一分料動?xùn)虐褰?jīng)過兩次分料動作后儲存完成)； 與之對應(yīng)，第二分料動?xùn)虐搴偷谝环至蟿訓(xùn)虐宥夹杞?jīng)過左移分料一回位接料一右移分料一回位接料的循環(huán)動作過程 ，其動作周期滿足：

—第二分料動?xùn)虐遄笠品至?、回位接?、右移分料動作周期時間；

；一分料動?xùn)虐遄笠品至?、回位接?、右移分料動作周期時間。

該過程各步動作時間周期受驅(qū)動凸輪運動特性和驅(qū)動電機特I生參數(shù)限制，需根據(jù)仿真分析結(jié)果，對凸輪運動曲線進行優(yōu)化，同時應(yīng)考慮驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩特性，選取滿足條件的驅(qū)動電機。 受機構(gòu)動作頻率限制，極性旋轉(zhuǎn)和管料縱向移動也需要消耗一定時間，該部分時間安排在上述各動作部分時間周期內(nèi)，以減小時間消耗，

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)光管通過時間周期；一分料動?xùn)虐搴偷诙至蟿訓(xùn)虐遄笠品至稀⒒匚唤恿?、右移分料動作升程、停留、回程時間周期。

為在各 自動作頻率和運動特性限制范圍內(nèi)合理安排各動作步序，需要將各機構(gòu)動作綜合進行運動分析，以尋求合理的時序安排和相應(yīng)時序安排下各驅(qū)動元件的運動學(xué)和動力學(xué)特性設(shè)計，根據(jù)上述各動作時間周期模型，利用設(shè)計軟件的運動仿真分析功能輔助求解，以得到合理的時序安排結(jié)果。

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

4驅(qū)動凸輪運動曲線設(shè)計

圖4顯示的第一分料動?xùn)虐搴偷诙至蟿訓(xùn)虐鍣C構(gòu)動作時序是系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定機構(gòu)動作約束關(guān)系解算后得到的最佳時序，用于指導(dǎo)動作機構(gòu)驅(qū)動組件的運動設(shè)計。設(shè)計中，驅(qū)動組件為步進電機驅(qū)動凸輪實現(xiàn)預(yù)期動作，根據(jù)凸輪運動學(xué)和動力學(xué)特性，不能將二述時序曲線直接轉(zhuǎn)化成驅(qū)動輪的運動曲線，必須以上述時序要求為指導(dǎo)，對輪運動曲線進行優(yōu)化，以獲得較好的系統(tǒng)動力學(xué)特性，避免驅(qū)動組件工作時產(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)化后的常見凸輪運動曲線特性值。

按凸輪運動形式分類，本插件機送料機構(gòu)屬中速輕載形式根據(jù)凸輪運動規(guī)律的選用原則，對中速輕載晴況，應(yīng)選用A 和 較小的曲線，以保證從動件運轉(zhuǎn)時的工作精度。

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 取值不同時略有變化)，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，可見修正梯形較適用于該場合應(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)加上簡諧曲線作為過度曲線并且仍保持其對稱性 ，即

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

根據(jù)仿真結(jié)果，取動力學(xué)特性良好 。

5結(jié)論

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

參考文獻

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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(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)會議的論文集。該會議展示了意大利學(xué)術(shù)界近年來在應(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，從嚴格的分析學(xué)到計算技術(shù)，從建模到源于工程的模擬，等等。

全書共收從提交大會的報告中選取的52篇論文，其中一部分是全文，多數(shù)是擴展了的簡報。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：計算流體動力學(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力學(xué)效應(yīng)；④A.M.Bersani等：MAPK級聯(lián)中信號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：乍看之下令人驚異!R.Fabbri等：指數(shù)對分法與非線性H∞控制問題；H.Herrmann等：相對論連續(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)選取的后驗多目標最優(yōu)化；P.Teofilatto：最優(yōu)控制論中的纖維叢；F.Tosi：格Boltzmann模型對開系統(tǒng)的一個應(yīng)用。

本書對于了解意大利近年來應(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

(中國科學(xué)院應(yīng)用數(shù)學(xué)研究所)