基于SolidWorks 的尺寸公差参数化设计方法

随着企业快速响应市场的需要,参数化技术广泛应用于产品设计研发中。基于三维CAD系统的参数化技术主要考虑的是产品的基本尺寸设计,很少考虑尺寸公差,而尺寸公差又是产品的重要设计指标,所以为了解决尺寸公差参数化设计问题,对零件参数化模型中的尺寸公差信息表达、提取与标注方法进行了研究,提出了一种基于参数化技术的零件尺寸公差设计方法。利用VC＋＋,对三维CAD软件SolidWorks进行二次开发,开发出了基于SolidWorks的零件尺寸与尺寸公差集成参数化设计插件。以轴类零件为例,对提出的方法和开发的插件进行了应用验证。     

支持参数和公差设计的多学科协同建模

分析了多学科协同设计的耦合关系，提出支持参数和公差设计的多学科协同建模．首先。获得设计初始阶段各领域专家给出的约束条件和设计变量的大致范围；然后，抽取所有领域中在参数和公差设计阶段的耦合参数和相关约束；最后，构建产品的变动约束网络模型．在多学科协同建模中，考虑了不等式约束条件的转化、微分方程形式约束的转化、参数和公差的综合，以及与三维CAD系统的集成；为进一步实现参数和公差协同求解奠定了基础。     

工程图公差和粗糙度向三维模型的映射技术

配合企业对基于MBD的产品设计和制造需求,为解决工程图与三维模型的标注映射问题,针对工程图中的形位公差和粗糙度,提出一种基于图匹配的工程图向三维CAD模型的标注映射算法.首先,基于DXF中性文件提取形位公差和粗糙度;然后,关联形位公差粗糙度和与之对应的工程图图元;建立三维模型投影所得的投影视图和工程图的空间关系图,对两个空间关系图进行图匹配;最后,获得工程图形位公差和粗糙度与三维CAD模型标注平面的关联.实验结果表明,该算法可以很好地实现工程图形位公差和粗糙度向三维CAD模型的标注映射.     

嵌入式典型零部件快速设计系统

研究运行于多种三维CAD平台下的嵌入式典型零部件设计系统的组件体系结构,提出基于用户自定义特征的典型零部件数据库设计和模板生成方法,开发了常用的7大类典型零部件设计与校核工具包,实现了CAD平台下典型零部件的模板生成与参数化重构、设计过程导航以及零部件之间基于坐标系的自动装配．最后给出Pro／Engineer2001下嵌入式典型零部件设计系统的运行实例,验证了该系统实现典型零部件从设计到三维造型乃至自动装配过程的一体化、快速化与智能化．     

从工业界的角度看CAD技术的研究主题与发展方向

回顾了现有CAD系统所采用的主流、成熟技术,包括特征造型技术,基于历史的造型、参数化设计以及组件技术．从工业界的角度分析了当前CAD技术的若干研究主题,包括CAD与互联网、曲面造型、数据交换、从二维到三维、概念设计与早期设计等．并展望了未来的CAD系统,包括未来的计算环境、未来的机械CAD、未来的数据共享以及未来的零件造型技术。     

皮鞋CAD中真实感效果表现及其关键技术

开发的鞋样CAD系统可直接在计算机上进行鞋样三维设计,生成真实感效果,设计师可以方便地修改设计,直至达到满意的设计效果,提出并实现了鞋样真实感设计的关键技术与方法,包括鞋楦三维模型的重构、鞋样的分片与展平、样片间缝合造型、纹理映射及基于控制图的凸凹纹理生成,将这些技术应用于自主开发的ShoePower鞋样CAD系统中,获得了满意的设计效果。     

基于手绘草图的三维CAD系统

Post-IMP界面是下一代用户界面的主要范式。该文研究并实现了一种新型的基于笔的手绘草图三维CAD系统。实现手绘草图三维CAD系统的关键是设计一个自然、合理、高效的草图语义表达与获取框架,它要着眼于解决用户在做什么和在哪里做这两方面的问题。该文详细地讨论了草图语义表达和获取框架的设计思路及实现方法,并开发出一个原型系统,该系统以一支手写笔和一块手写板为交互输入设备,能够较自然高效地进行一些复杂的三维实体和三维场景设计。     

面向装配的变动几何约束网络的生成方法研究

提出变动几何约束网络概念，并将此网络应用于计算机辅助公差设计领域，根据公差与配合的分类，定义3类变动几何约束，基于图论和TTRS理论提出配合树和回路概念，给出配合树的性质和回路的生成规则，基于CAD系统中功能表面间的配合关系，研究了变动几何约束网络的生成方法，通过变动几何约束网络在公差类型的生成和尺寸链的产生中的应用，验证此方法的有效性。     

基于历史的用户自定义特征建模方法研究

在华中科技大学CAD中心自主开发的三维CAD系统———Intesolid中,提出了一种基于历史的用户自定义特征的建模方法,实现了基于用户自定义特征的设计意图的重构,提高了设计效率,体现了设计构件重用的思想,并简化了特征库的管理。     

面向三维工艺的工艺信息表达及技术研究

随着三维计算机辅助设计技术的深化应用,基于MBD（Model-Based Definition,基于模型定义）技术开展三维工艺设计已经成为研究热点。
　　MBD技术是一个用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体,通过一个完整的三维实体模型表达产品信息中的几何形状信息、尺寸、公差和工艺等信息。国内航空企业逐步开展基于MBD技术的产品设计制造,将MBD模型作为制造的唯一依据并取得一定进展,但仍然存在许多技术瓶颈。目前工艺部门仍以基于图样的二维工艺设计方法为主,以二维图样为主要的信息传递媒介,具体体现在基于二维视图的工艺设计知识的表达、获取、组织与管理比较困难,不能有效地总结设计经验和设计方法;复杂产品以及零部件的关键特征属性难以在二维视图中表现,这使得工艺性评价以及审查流于形式;三维CAD/CAM系统往往建立在统一信息平台上,而基于二维CAPP平台的工艺设计无法共享统一的三维产品模型,无法在统一的数据管理平台下进行数据管理。     

面向不完备信息系统的粗糙集方法研究

给出了关于传统粗糙集的基本概念以及不完备信息系统的定义,归纳了信息系统中的空值情形.基于粗糙集的不可识别关系,介绍了几种已有的扩展关系:相容关系、非对称相似关系、量化相容关系和限制相容关系.结合量化和限制相容关系特点,文中提出了限制量化相容关系,并证明在特定条件下,限制量化相容关系是限制相容关系的改进.限制量化相容关系通过量化计算对相容关系作了进一步限制,使之更加合理实用.     

Design of switched linear systems in the presence of actuator saturation and L-infinity disturbances

This paper considers the problem of disturbance tolerance/rejection of a switched system resulting from a family of linear systems subject to actuator saturation and L-infinity disturbances. For a given set of linear feedback gains, a given switching scheme and a given bound on the L-infinity norm of the disturbances, conditions are established, in terms of linear or bilinear matrix inequalities, under which a set of a certain form is invariant for a given switched linear system in the presence of actuator saturation and L-infinity disturbances, and the closed-loop system possesses a certain level of disturbance rejection capability. With these conditions, the design of feedback gains and switching scheme can be formulated and solved as constrained optimization problems. Disturbance tolerance is measured by the largest bound on the disturbances for which the trajectories starting from a given set remain bounded. Disturbance rejection is measured either by the L-infinity norm of the system output or by the system’s ability to steer its state into and/or keep it within a small neighborhood of the origin. In the event that all systems in the family are identical, the switched system reduces to a single system under a switching feedback law. Simulation results show that such a single system under a switching feedback law could have stronger disturbance tolerance/rejection capability than a single linear feedback law can.     

混合值不完备信息系统中一种拓展粗糙集模型

针对混合值不完备信息系统,提出了基于邻域联系度的拓展粗糙集模型。首先定义了一种邻域联系度容差关系,然后通过所确定出的最大相容类得到了上、下近似集,并证明了所得到的近似集是基于联系度容差关系得到的近似集的一种推广和改进,最后进行了实例分析。     

Study of Grey Rough Set Model Based on Tolerance Relation

This paper analyses several extended rough set models in incomplete information systems and proposes a tolerance relation based model of processing grey incomplete information systems, which is an extension to rough set models. The method of the model is: firstly partitioning the original incomplete information system by introduced threshold value, then establishing tolerance classes through grey tolerance relation and obtaining upper and lower approximations through these tolerance classes. Moreover, a method of whitening grey numbers based on grey tolerance relation is given. This paper shows that the model accords with practice according to examples and the algorithm of whitening grey numbers is also comparatively ideal. The more important point is that the subjective needs are considered during partitioning grey tolerance classes by introducing threshold value. So it is consistent with the system methodology of person-oriented person-to-machine communication.     

基于构件的可信软件系统冗余机制及可靠性分析

在高可信软件的设计和开发中,软件容错是提高系统可信性的一种实现技术之一. 容错性就是指软件在故障出现时保证提供服务的能力,对退化故障进行容错的一种处理方式就是依靠冗余技术. 本文在分析结构冗余及其对可信性的影响的基础上,在基于构件的可信软件系统中提出了对核心构件进行冗余的机制,包括单个构件的双模冗余结构、组合构件的双模冗余结构和构件的三取二冗余及其扩展结构,并给出了其故障检测和判断方法. 同时,在各种冗余结构的基础上对系统可靠性能进行分析.     

多故障并发非线性系统一体化跟踪主动容错控制器设计

针对一类执行器及传感器同时发生故障的非线性系统,综合鲁棒滑模重构观测器及自适应滑模容错控制器设计技术,提出一体化跟踪主动容错控制方案.首先,将系统增维变换为广义系统,运用广义约束逆引入辅助矩阵,采用线性矩阵不等式设计观测器系数矩阵,综合自适应律给出广义鲁棒滑模观测器设计程式;在此基础之上,通过设计鲁棒滑模微分器估计输出向量微分,结合广义鲁棒滑模观测器状态估计结论,实现执行器及传感器故障同时重构.其次,基于故障重构及状态估计结论,提出自适应滑模的跟踪主动容错控制律设计程式.最后,通过开展飞行模拟转台伺服系统数值仿真,检验一体化跟踪主动容错控制器设计方法的有效性.     

实时容错调度算法的自动模拟系统模型与设计

实时容错技术是实时系统中的关键技术之一,而实时容错调度算法则是实时容错研究领域中需要重点研究的问题.传统的实时容错调度算法的性能模拟是通过手工完成的,如果采用自动模拟方法,可以提高模拟实验的效率和准确性.首先给出一个实时容错调度算法的自动模拟系统模型,该模型定义了自动模拟系统中的关键参数.然后,提出了实时容错调度自动模拟算法.最后,研究了该自动模拟系统的软件结构.文章研究的自动模拟系统具重要的指导意义,可以参考该系统设计其他类型的调度算法的自动模拟系统.该系统的实现可大大节省用于研究实时容错调度算法的时间和费用.     

实时操作系统CPU使用率监测的软件容错研究

在硬件实时操作系统中,系统CPU的使用率是系统性能的一项重要指标,如果任务占据了系统的全部CPU,其它任务将无法继续运行,给系统带来灾难性后果。 通过分析实时操作系统中软件运行的特点,系统设计需要采取一定容错策略,以提高系统可靠性和容错能力。在μC/ OS-Ⅱ实时操作系统下对飞行控制软件中的任务进行实时监测。首先给出在μC/ OS Ⅱ实时操作系统下CPU使用率的计算方法,合理提出CPU的监测周期。其次,给出对CPU使用率异常的故障检测算法,对故障进行故障处置,提高系统的容错能力。最后,通过在MPC5674飞行控制计算机中编写嵌入式飞行控制软件来验证四种对CPU使用率异常的处置方法。仿真结果表明,实时操作系统中CPU的软件容错方法可以有效提高系统可靠性和容错能力。     

Autonomous decentralized control and its application to the rapid transit system

A large scale control system has three intrinsic requirements of fault tolerance, on-line extension and maintenance for non-stop operation. For attaining these requirements, the new design philosophy for autonomous decentralized control system, called HAL (Harmonous, Autonomous and Localities) concept, has been proposed based on the biological analogy.The viewpoint of this concept is that it is quite normal for a system to have failed parts.Sufficient conditions for an autonomous decentralized control system are given that every subsystem is uniform and equal in function and structure, and utilizes only local information for control and coordination.As one of the applications to the system components of this new concept, ADL-Net (Autonomous Decentralized Loop Network) has been developed, where fault tolerance of the system is attained by giving autonomy for fault detection, recovery and transmission to every network control processor.The HAL concept has also been applied to the train traffic control system for subways with three intrinsic requirements for supporting their non-stop operations.     

基于脉冲微分系统模型的有损网络控制系统研究

针对闭环网络控制系统,在考虑网络数据传输可能发生丢包的情况下,提出了一类切换系统模型,并在此基础上导出了一类脉冲微分系统模型.从数学上严格分析了该模型的合理性,并利用驻留时间的概念得到了此系统模型的稳定性条件,进一步研究了能够忍受一定程度的数据丢包的稳定化控制器设计问题.最后给出了一个具体示例.