機械繫統建模方法有哪些

① 機械系統設計的系統法有哪些內容特性

機械繫統設計的系統法就是把研究的對象作為系統或系統的要素和結構，從整體上系統地、全面地進行確定的科學方法。它從系統的觀點出發，著眼於整體與局部、系統與環境、人與機之間的相互聯系和相互作用，並且綜合地、精確地考察研究對象，從而最佳地處理所研究的問題。下面側重闡述系統分解和系統分析的相關內容。
1、系統分解
任何較大的復雜的系統均可分成若幹部分或層次，對於時間過程系統可以分成若干階段。如何將所研究的系統按不同層次或階段，以至逐個地把組成系統的要素或子系統區分開來進行分析，使復雜的系統整體變換成許多簡單的子系統，這就是系統的分解問題。系統整體如何通過分解簡化為若干個子系統，這對於認識整體系統，作出決策，以及協調配合都關系極大。系統分解大體可以分成以下幾種類型：
(1)按空間結構關系進行分解
這是系統分解的常用方法。將系統按空間關系劃分為若干相互關聯的子系統，同一層次的子系統屬平行關系。
例如，一個機械廠如按空間關系可以劃分為鑄造車間、鍛造車間、金工車間、裝配車間、檢修車間等相對獨立的各個子系統，彼此之間雖有聯系，但基本上屬於平行關系。
(2)按系統總目標進行分解
這是將整體系統的總目標劃分為若幹部分的分目標。這種系統分析法有利體現系統不同的屬性。
例如，一台行走式穀物聯合收獲機其總目標是收獲穀物。它可以分解為動力、傳動、執行(包括作物莖稈切斷、穀粒與谷穗分離、穀粒清選等)、操縱控制、行走、支承等相對獨立的子系統。各個子系統分別實現分目標。這種劃分任務明確、目的性強。
(3)按系統模型的關聯性進行分解
這種方法藉助於系統模型的關聯性對系統分解。首先對系統建立主框圖模型，用圖示法或圖表法反映各子目標的相互關系；其次按掌握的資料建立定量的數學模型，反映各子目標的函數關系；其三，將屬性模型轉換為計算機語言以便進行分析計算。通過模型的關聯性分解得到系統的各子系統的相互關系。
(4)按系統控制和管理過程進行分解
為了便於系統工程施工以及進入運行階段的控制和管理，在工程系統中，還必須把一個完整的控制問題變換成一組控制的子問題，然後採取不同方法加以解決。
機械繫統的分解採用第2種方法居多。在進行系統分解時，要特別關注系統的整體性和相關性，並把容易綜合獲得最優的整體方案作為首要條件。
系統分解可以平面分解，也可以分級分解，或者兼有二者的組合分解
系統分解時應注意下述各點：
1)分解數和層次應適宜分解數太少，子系統仍很復雜，不便於子系統的模型化和優化等設計工作；分解數和層次太多，又會給總體系統的綜合設計造成困難。
2)避免過於復雜的分界面對那些聯系緊密的要素不宜分解拆開，即分解的界面應盡可能選擇在要素間結合枝數(聯系數)較少和作用較弱的地方。
3)保持能量流、物質流和信息流的合理流動途徑通常機械繫統工作時都存在著能量、物料和信息三種流的傳遞和變換，它們在從系統輸入到系統輸出的過程中，按一定方向和途徑流動，既不可中斷阻塞，也不能造成干涉或紊流，即便分解成各個子系統，它們的流動途徑仍應明確和暢通。
4)了解系統分解與功能分解的關聯及不同系統分解時，每個子系統仍是一個子系統，它把具有比較緊密結合關系的要素集合在一起，其結構成員雖稍為簡單，但其功能往往還有多項。而功能分解時是按功能體系進行逐級分解，直至不能再分解的單元功能為止。
2、系統分析
系統分析是一種科學的決策方法，其目的是幫助決策者，對所要決策的問題逐步提高其清晰度。它是採用系統的觀點和方法，用定性和定量的工具，對所研究的問題進行系統結構和系統狀態的分析，提出各種可行的方案和替代方案，並進行分析和評價，為決策者選擇最優系統方案提供主要依據。
系統分析的一般程序如下：
1)系統目標設定系統目標是系統分析的出發點和進行評價、決策的主要依據。因此，應進行系統研究——通過對廣泛的資料的分析，獲得有關信息，並利用有效方法(如進行統計和檢驗等)對信息進行處理，以確定系統目標。
2)構造模型模型是實體系統的抽象，它應能表示系統的主要組成部分和各部分的相互作用，以及在運用條件下因果作用和反作用的相互關系。構造模型的目的是用較少的風險、時間和費用來對實體系統作研究和實驗，以便更好地得到系統的性能。模型包括數學模型、實物模型、計算機模擬及各種圖表等。在構造模型時，必須全面考慮系統的各影響因素，分清主次，盡可能如實描述系統的主要特徵。在能滿足系統目標的前提下，應盡量簡化，以需要、簡明、易解為原則。
機械繫統是物理系統，描述物理系統的模型常用圖像模型和數學模型。由於計算機技術的滲透，數學模型的應用越來越廣，尤其是需要對系統進行精確定量分析的場合。
雖然構造模型對於系統分析是很重要的，但也不能排除經驗分析和類比判斷。當設計師能夠根據自己或他人的經驗直觀地作出正確的分析判斷時，也可不必建立模型，但應提出可靠的例證。
3)系統最優化系統最優化就是應用最優化理論和方法，對各個候選方案進行最優化設計和計算，以獲得最優的系統方案。
由於系統的變數眾多，結構通常都很復雜，在系統目標設定時，常常有多個目標，其中有些可能是矛盾的，很難完全兼顧，因此，在多目標的系統分解中，常採取合理的妥協和折中的辦法，如滿意性設計或協調性設計。前者為不一定追求系統的真正最優，而是尋求一個綜合考慮功能、技術、經濟、使用等因素後的滿意的系統；後者在系統中，不一定每項性能指標都達到最優，雖然從局部看不都是最優，但從整體看則是最優，整個系統具有良好的協調性。
4)系統評價系統評價是對系統分析過程和結果的鑒定，其主要目的是判斷所設計的系統是否達到了預定的各項技術經濟指標。
系統的評價對於決策的有效性關系極大，正確的評價可以使決策獲得成功，取得很大的效益，錯誤的評價可以導致決策失敗，付出沉重的代價。
系統評價時，首先要根據系統目標規定一組評價指標，確定系統的評價項目，制定評價的准則。不同的系統應該有不同的評價指標。系統評價的項目是由構成系統的性能要素來確定的，主要包括系統的功能、速度、成本、可靠性、實用性、適應性、壽命、技術水平、生存能力、競爭能力、重量、體積、外觀、能耗等因素。由這些因素構成描述系統的有序集合，可以根據系統所處的實際環境條件安排它們的評價順序。通過對各因素賦予反映價值地位的加權系數，形成一種評價的價值體系。這種價值體系主要是從技術和經濟的角度來進行衡量的。
系統評價應視被評價系統的特點和企業具體條件確定指標體系。一般機械繫統採用較多的評價指標體系是價值和投資體系，對系統總投資費用和總收益進行分析和評價，以選擇技術上先進、經濟上合理的最優系統方案。

② 什麼是機械繫統動力學模擬

系統模擬就是根據系統分析的目的，在分析系統各要素性質及其相互關系的基礎上，建立能描述系統結構或行為過程的、且具有一定邏輯關系或數量關系的模擬模型，據此進行試驗或定量分析，以獲得正確決策所需的各種信息。

計算機試驗常被用來研究模擬模型。模擬也被用於對自然系統或人造系統的科學建模以獲取深入理解。模擬可以用來展示可選條件或動作過程的最終結果。模擬也可用在真實系統不能做到的情景，這是由於不可訪問、太過於危險、不可接受的後果、或者設計了但還未實現、或者壓根沒有被實現等。

模擬的主要論題是獲取相關選定的關鍵特性與行為的有效信息源，模擬時使用簡化的近似或者假定，模擬結果的保真度與有效性。模型驗證與有效性的過程、協議是學術學習、改進、研究、開發模擬技術的熱點，特別是對計算機模擬。

(2)機械繫統建模方法有哪些擴展閱讀

系統動力學是研究社會系統動態行為的計算機模擬方法。具體而言，系統動力學包括如下幾點：

1、系統動力學將生命系統和非生命系統都作為信息反饋系統來研究，並且認為，在每個系統之中都存在著信息反饋機制，而這恰恰是控制論的重要觀點，所以，系統動力學是以控制論為理論基礎的。

2、系統動力學把研究對象劃分為若乾子系統，並且建立起各個子系統之間的因果關系網路，立足於整體以及整體之間的關系研究，以整體觀替代傳統的元素觀。

3、系統動力學的研究方法是建立計算機模擬模型—流圖和構造方程式，實行計算機模擬試驗，驗證模型的有效性，為戰略與決策的制定提供依據。

③ 機電系統建模與模擬的內容簡介

本書共分6章,內容抄涉及襲機電系統的動力學方程、動力學模擬軟體和試驗建模方法;面向動力學模型和面向實體模型的機電系統模擬分析方法；重點介紹了MATLAB系統分析與設計工具在基於傳遞函數的伺服控制系統設計與模擬、基於狀態空間模型的控制系統設計、模糊控制系統設計及模擬的應用；基於dSPACE的半物理模擬及辨識試驗方法。
本書的特色在於突出機電系統的一體化設計思想,並結合機電系統研究的科研實踐,在教材中充實了大量的應用實例,每章課後附有習題和思考題，增強了本書的實用性。本書可作為高等院校機械電子工程專業的研究生教材,也可作為相關專業、科技人員的參考資料。

④ ADAMS機械繫統動力學建模一般分為幾個步驟

沒有那麼死的規定吧！簡單模型
1-幾何模型：ADAMS建和外部導入；
2-加約束、驅動、建立測量；
3-設置模擬
4-數據處理postprocessor.

如果涉及參數化模型和優化，要多一些操作了

⑤ 怎樣建立一個機械繫統（如 減速箱）的數學模型

首先你要弄清楚你的機械繫統對象的物理模型，也就是他是怎麼工作的，然後專在它的基礎上建立動態模型，屬你可以看看《機械控制系統》這本書，對你應該有幫助，裡面介紹了一些典型的機械繫統以及數學模型和控制模型，有了這些之後，在matlab上模擬就變得很容易了！

⑥ 常用的系統建模方法的適用范圍和局限性

第一篇：方法適用范圍
一、統計學方法
1.1 多元回歸
1、方法概述：
在研究變數之間的相互影響關系模型時候，用到這類方法，具體地說：其可
以定量地描述某一現象和某些因素之間的函數關系，將各變數的已知值帶入回歸
方程可以求出因變數的估計值，從而可以進行預測等相關研究。

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2、分類
分為兩類：多元線性回歸和非線性線性回歸；其中非線性回歸可以通過一
定的變化轉化為線性回歸，比如：y=lnx 可以轉化為 y=u u=lnx 來解決；所以這
里主要說明多元線性回歸應該注意的問題。
3、注意事項
在做回歸的時候，一定要注意兩件事：
（1） 回歸方程的顯著性檢驗（可以通過 sas 和spss 來解決）
（2） 回歸系數的顯著性檢驗（可以通過 sas 和spss 來解決）
檢驗是很多學生在建模中不注意的地方，好的檢驗結果可以體現出你模型的
優劣，是完整論文的體現，所以這點大家一定要注意。
4、使用步驟：
（1）根據已知條件的數據，通過預處理得出圖像的大致趨勢或者數據之間
的大致關系；
（2）選取適當的回歸方程；
（3）擬合回歸參數；
（4）回歸方程顯著性檢驗及回歸系數顯著性檢驗
（5）進行後繼研究（如：預測等）
1.2 聚類分析
1、方法概述
該方法說的通俗一點就是，將 n 個樣本，通過適當的方法（選取方法很多，
大家可以自行查找，可以在數據挖掘類的書籍中查找到，這里不再闡述）選取m
聚類中心，通過研究各樣本和各個聚類中心的距離Xij，選擇適當的聚類標准，
通常利用最小距離法（一個樣本歸於一個類也就意味著，該樣本距離該類對應的
中心距離最近）來聚類，從而可以得到聚類結果，如果利用sas 軟體或者spss 軟
件來做聚類分析，就可以得到相應的動態聚類圖。
這種模型的的特點是直觀，容易理解。
2、分類
聚類有兩種類型：
（1） Q 型聚類：即對樣本聚類；
（2） R 型聚類：即對變數聚類；
通常聚類中衡量標準的選取有兩種：
（1） 相似系數法
（2） 距離法
聚類方法：
（1） 最短距離法（2） 最長距離法
（3） 中間距離法
（4） 重心法
（5） 類平均法
（6） 可變類平均法
（7） 可變法
（8） 利差平均和法
在具體做題中，適當選區方法；
3、注意事項
在樣本量比較大時，要得到聚類結果就顯得不是很容易，這時需要根據背景
知識和相關的其他方法輔助處理。
4、方法步驟
（1）首先把每個樣本自成一類；
（2）選取適當的衡量標准，得到衡量矩陣，比如說：距離矩陣或相似性矩
陣，找到矩陣中最小的元素，將該元素對應的兩個類歸為一類，
（3）重新計算類間距離，得到衡量矩陣
（4）重復第2 步，直到只剩下一個類；
補充：聚類分析是一種無監督的分類，下面將介紹有監督的分類。
1.3 數據分類
1、方法概述
數據分類是一種典型的有監督的機器學習方法，其目的是從一組已知類別的
數據中發現分類模型，以預測新數據的未知類別。這里需要說明的是：預測和分
類是有區別的，預測是對數據的預測，而分類是類別的預測。
2、分類方法：
（1）神經網路
（2）決策樹（這里不再闡述，有興趣的同學，可以參考數據挖掘和數據倉
庫相關書籍）
3、注意事項
神經網路適用於下列情況的分類：
（1） 數據量比較小，缺少足夠的樣本建立數學模型；
（2） 數據的結構難以用傳統的統計方法來描述
（3） 分類模型難以表示為傳統的統計模型
神經網路的優點：
分類准確度高，並行分布處理能力強，對雜訊數據有較強的魯棒性和容
錯能力，能夠充分逼近復雜的非線性關系，具備聯想記憶的功能等。
神經網路缺點：
需要大量的參數，不能觀察中間學習過程，輸出結果較難解釋，會影響
到結果的可信度，需要較長的學習時間，當數據量較大的時候，學習速度會制約
其應用。

⑦ 簡單的機械模型製作方法是什麼

①及時貼製作法來製作標盤、指北針及比例尺是一種簡而易行的製作方法。

②有內機玻璃將標盤、容指北針及比例尺製作出來，然後將其粘貼在盤面上，這是一種傳統的製作方法，這種方法立體感較強、醒目。

③腐蝕板製作法是一種以1.0~1.5mm厚的不銹鋼、銅板作基底，用腐蝕工藝進行加工製作的方法。

④雕刻製作法是以雙色板為基底，用雕刻機完成加工製作的一種方法。具體製作方法是用計算機將圖文錄入、編輯，然後將可加工數據傳入銑雕系統進行雕刻加工。

⑧ 在adams/view下進行機械繫統建模，其模型主要包含哪些要素

全書共分7章。第1章對Adams/View和Adams/PostProcessor的界面和基本使用方法進行了介紹，並以單專擺為例說明Adams的一般使用過程。第2章介紹了在屬Adams/View中最常用的10種基本建模技術。第3章列舉了11個例子，說明如何用Adams計算理論力學中的典型問題。第4章列舉了10個例子，說明如何用Adams對機械原理中的連桿機構、齒輪機構、凸輪機構以及間歇運動機構進行建模與模擬。第5章列舉了6個例子，說明如何用Adams對機械設計中的齒輪機構、鏈傳動、帶傳動、軸承等進行建模與模擬。第6章以一個折疊機構為例，詳細闡述了在Adams中編程的基本方法。第7章列舉了3個較復雜的例子，說明如何聯合三維軟體和Adams進行建模與模擬，以及如何在Adams中做優化設計。[1] 本書從機械類學生的知識基礎出發，循序漸進地闡述Adams的應用，適合機械類、近機類的本科生、研究生、教師以及機械工程師使用[1

⑨ 實體建模的具體相關知識

一、實體建模 的概念 1.實體建模實體建模 的的必要性 必要性 2.實體建模 實體建模 的概念 的概念 不僅描述了實體的全部幾何信息，而且定義了所有點、線、 面、體的拓撲信息。 實體建模的標志，是在計算機內部以實體描述客觀事物。 利用這樣的系統，一方面可以提供實體完整的信息，另一 方面、可以實現對可見邊的判斷，具有消隱的功能。實體 建模是通過定義基本體素，利用體素的集合運算或基本變 形操作實現的，其特點在於覆蓋三維立體的表面與其實體 同時生成。由於實體建模能夠定義三維物體的內部結構形 狀。因此，能完整地描述物體的所有幾何信息，是當前普 遍採用的建模方法。 二、實體建模的方法 按照實體生成的方法不同，可分為體素法、掃描法 等幾種 體素法是通過基本體素的集合運算構造幾何實體的建模方法 有些物體的表面形狀較為復雜，難於通過定義基本體素加以描述，可以定義基體，利用基本的變形操 作實現物體的建模，這種構造實體的方法稱為掃描 法。掃描法又可分為平面輪廓掃描和整體掃描兩種。 實體模型和線框或表面模型的區別：表面模型所 描述的面是孤立的面，沒有方向，沒有與其它的 面或體的關聯；而實體模型提供了面和體之間的 拓撲關系。而且記錄了全部點、線、面、體的拓 撲信息，這是實體模型與線框或表面模型的根本 區別。詳細 三、三維實體建模中的計算機內部表示 計算機內部表示三維實體模型的方法有很多，並且正向多重模式發 展。常見的有邊界表示法、構造實體幾何法、混合表示法（即邊界 表示法與構造實體幾何法混合模式）、空間單元表示法等。 邊界表示法簡稱B—Rep法，它的基本思想是，一個形體可以通過 包容它的面來表示，而每—個面又可以用構成此面的邊描述．邊 通過點．點通過三個坐標值來定義。詳細 按照實體、面、邊、頂 點描述，在計算機內部存貯了這種網狀的數據結構 1.邊界表示法 (Boundary Representation) 邊界表示法的優點在於含有較多的關於面、邊、點及其相互關系的 信息，這些信息對於工程圖繪制及圖形顯示都是十分重要的，並且 易於同二維繪圖軟體銜接和同曲面建模軟體聯合應用。 邊界表示法也有其缺點，由於它的核心是面．因而對幾何物體的整 體的描述能力相對較差，無法提供關於實體生成過程的信息。 例如一個三維物體最初是由哪些基本體素，經過哪種集合運算拼合 而成的，也無法記錄組成幾何體的基本體素的原始數據。同時描述 所需信息量較大、並有信息冗餘。 構造實體幾何(Constructive Solid Geometry)表示法 原理：構造實體幾何法簡稱CSG法 ，通過基本體 素及它們的集合運算(如並、交、差)進行表示的， 即通過布爾運算生成二叉樹結構進行表示。 CSC法與B-Rep法的主要區別在於存儲的主要是 物體的生成過程，所以也稱為過程模型。詳細 特點： 與邊界表示法相比，CSG法構成實體幾何模型相當簡單，生成速 度快．處理方便，無冗餘信息，與機械裝配的方式非常類似，而且 能夠詳細地記錄構成實體的原始特徵及參數，對於同一形體，CSG 法數據量只有B-Rep法的1／10。詳細 CSG表示法的數據結構通常有兩套數據結構一個是由基本體素以及集合運算和幾何變換所生成實體的二叉樹的 數據結構，另一套是描述這些體素的位置及其體、面、邊、點的信 3．混合模式CSG的數據結構可以方便的轉換成其它的數據結構，但 與此相反，其它數據結構轉換成CSG數據結構卻很困難， 甚至有些情況下是無法實現的。 不能存儲最終實體的更詳細的幾何信息。必須經過運 算轉化為邊界表示法（B-REP）後，才能對實體的點、邊、 面等信息進行查詢和編輯。 採用CSG法可以方便地實現對實體的局部修改。詳細 原理：混合模式建立在邊界表示法與構造立體幾何法的基礎之上，在同一系統中，將兩者結台起來，共同表示 實體。 對CAD／CAM集成系統來說，單純的幾何模型不能滿足要求， 往往需要在幾何模型的基礎上附加製造信息，構造產品模 型。人們在實踐中總結出B—Rep法和CSG法各自的持點，試 圖在系統中採用混合方法對物體進行描述。詳細 方法：以CSG法為系統外部模型，以B—Rep法為內部模型， CSG法適於做用戶介面，方便用戶輸入數據，定義體素及確定 集合運算類型，而在計算機內部轉化為B—Rep的數據模型，以 便存貯物體更詳細的信息。這相當於在CSG樹結構的節點上擴 充邊界法的數據結構．可以達到快速描述和操作模型的目的 特點：混合模式是在CSG基礎上的邏輯擴展，起主導 作用的是CSG結構，結合B—Rep的優點可以完整地表達 物體的幾何、拓撲信息，便於構造產品模型，使造型技 術大大前進了一步。 4．空間單元表示法 空間單元表示法是通過一系列空間單元構成的圖形來表示物 體的一種方法。這些單元（Cell)都是具有一定大小的立方 基本思想：是將一個三維實體有規律地分割為有限個單元，這些單元均為具有一定大小的立方體；在計算機內部通過定義各 個單元的位置是否填充來建立整個實體的數據結構。 空間單元表示法數據結構通常是四叉 四叉樹常用作二維物體描述對三維實體需採用八叉樹。詳細 空間單元表示法 的特點 空間單元表示法是一種數字化的近似表示法，用來描述比 較復雜的。尤其是內部有孔、或具有凸凹等不規則表面的實 體。顯然，所分割單元的大小、數量均影響實體模型的精度， 數目越多，精度越高，相應的系統處理數據的時間也越長， 存貯這些數據所佔的空間也越大。 由於這種方法是空間上的近似，它並不能表達一個物體任 意兩部分之間的關系，也沒有關於點、線、面的概念。但是 它的演算法比較簡單，在CAD/CAM系統中可以作為物理特性 計算和有限元計算的基礎。