機電一體化系統(tǒng)中及軟件.doc

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機電一體化系統(tǒng)中的軟件 來源:畢業(yè)論文 www.001lunwen.com 　 　　摘要：提出目前機電一體化系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)設(shè)計上存在的若干問題，結(jié)合機電一體化系統(tǒng)發(fā)展趨勢，借鑒軟件工程學(xué)的方法和理論，在理論上提出若干可行的解決方法，對機電一體化系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計具有指導(dǎo)意義。并對未來機電一體化系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)設(shè)計方向展望． 　　關(guān)鍵詞：機電一體化軟件工程 　　引言 　　隨著機電一體化的進程加快加深，機電一體化系統(tǒng)中對軟件系統(tǒng)的設(shè)計要求也越來越高。 　　但是，在很多機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)計者對軟件系統(tǒng)的設(shè)計過程中還是存在很多片面的理解，軟件設(shè)計中存在很多不規(guī)范的因素，甚至有些存在嚴重的不足。本文就機電一體化系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)的開發(fā)進行了一些探討，并對軟件在機電一體化系統(tǒng)中的發(fā)展進行了一些展望。1 機電一體化系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)的重要性20世紀70～80年代為機電一體化系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 　　在機電一體化系統(tǒng)發(fā)展中，智能化是一個很重要的發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)中的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化” 　　是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。 　　從機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展過程中和未來的發(fā)展方向上看，計算機技術(shù)始終處于一個關(guān)鍵的位置，是一體化、自動化、智能化進程中的關(guān)鍵紐帶。然而，計算機只是一個軟件運行的平臺，它所提供的是高效率的數(shù)據(jù)處理，而真正在機電一體化系統(tǒng)中起作用并控制計算機做有效工作的則是凝結(jié)了人們智慧結(jié)晶的各類軟件。．一些大型的并且獨立的軟件(比如：pro／e、AuIoa氣D、ANSYS等)并不在這篇文章的討論之中。雖然它們在機電一體化系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，并且已經(jīng)發(fā)展地相當成熟，但本文所討論的是針對那些具體的工程中，在機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計中，為了滿足具體工程所提出的具體要求和細節(jié)而需要我們獨立開發(fā)和設(shè)計的軟件系統(tǒng)。 　　2 當前機電一體化系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)存在的問題隨著機電一體化系統(tǒng)的飛速發(fā)展，軟件系統(tǒng)的發(fā)展并沒有跟上其步伐。相比程序語言的發(fā)展和軟件在其他領(lǐng)域的應(yīng)用中，則更顯落后。主要表現(xiàn)在： 　　2．1 編程語言不夠強大目前，在機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)過程中，大量應(yīng)用的還是匯編語言和C語言，C++語言應(yīng)用也很廣泛，所用的開發(fā)平臺無外乎BC、TC、VC等。之所以說其不夠強大，并非指這些語言本身不能夠勝任目前的機電一體化系統(tǒng)的要求。相反，它們在機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)中有不可比擬的優(yōu)勢，這也是這些語言得以存在并還將繼續(xù)存在的原因。但是，我們也應(yīng)看到編程語言的迅速發(fā)展狀況。例如JAvA和例等，各類功能更加強大的開發(fā)平臺如： 　　JBuilder、．N1玎的出現(xiàn)。雖然這些語言和平臺還不能很好的適用在機電一體化系統(tǒng)之中，但是它們的發(fā)展趨勢決定了它們將在越來越廣泛的領(lǐng)域中成為主流的開發(fā)工具，它們的優(yōu)勢也越來越明顯的表現(xiàn)出來：如方便、快捷、高效、高安全性等。2．2編程風(fēng)格差一般在機電一體化系統(tǒng)開發(fā)過程中，從事軟件系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)人員一般不是專門從事軟件開發(fā)的人員，他們盡管對機電系統(tǒng)中的軟件開發(fā)很熟悉，而且有過硬的技術(shù)和奇妙的思想，但是他們之中還是有部分人在軟件系統(tǒng)的開發(fā)過程中不能形成良好的編程風(fēng)格，比如清晰的注釋、遵守一定意義的命名規(guī)則和勻稱合理的代碼布局。又由于所用的編程語言自身的一些問題，使得這些程序難以閱讀和維護，一旦出現(xiàn)錯誤，將浪費很多的時間去尋找和糾正。而且，也不利于其他技術(shù)人員進行二次開發(fā)和模塊的重復(fù)組裝利用，直接影響到開發(fā)的效率。 　　2．3軟件系統(tǒng)往往不能滿足用戶需求或不能按期完成軟件產(chǎn)生之初，便存在了問題，最主要的問題就是不能恰當?shù)亓私庥脩舻男枨?，不能提供給非專業(yè)用戶更多、更廣的選擇范圍，不能考慮到用戶未考慮到的其他應(yīng)用中將會遇到的問題，從而造成開發(fā)出來的軟件無法滿足用戶需求的問題。因此，軟件系統(tǒng)發(fā)展過程中借鑒了工程的方法，形成了成熟的軟件工程理論，用工程學(xué)的方法知道軟件系統(tǒng)開發(fā)，從而提高了軟件開發(fā)的效率。但是在機電一體化系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計過程中，技術(shù)人員可能更多地關(guān)注其他系統(tǒng)的開發(fā)，而沒有按工程的理念來開發(fā)其中的軟件系統(tǒng)，從而使得軟件系統(tǒng)沒有達到用戶的需求，甚至不能按期完成工程項目。 　　2．4軟件系統(tǒng)開發(fā)中重復(fù)勞動較多等問題機電一體化系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)還存在另一個問題，就是開發(fā)過程中，重復(fù)勞動較多。這是因為每個工程之間本身就存在很大差異，即便是實現(xiàn)相同功能的軟件系統(tǒng)，嵌入到不同的工程之中的時候，都會有所變化，甚至要進行較大的修改，這就導(dǎo)致了一個工程中開發(fā)的軟件系統(tǒng)無法為另一個工程所使用，技術(shù)人員要進行大量的重復(fù)勞動，即浪費時間，又沒有效率。造成了大量的人力物力資源的浪費。盡管現(xiàn)在有些封裝好的模塊，能適用于很多系統(tǒng)，但是這些解決的都是相對來說并不重要的問題，無法在一個工程項目中提高整個開發(fā)效率。 　　3解決機電一體化系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)開發(fā)問題需要做的工作要解決在機電一體化系統(tǒng)中，軟件系統(tǒng)開發(fā)過程中出現(xiàn)的一些問題，首先還是應(yīng)該呼喚工程概念的回歸。即，重新在機電一體化系統(tǒng)中的軟件開發(fā)中建立工程的概念。嚴格按照工程學(xué)方法來指導(dǎo)軟件系統(tǒng)的開發(fā)，遵循合理的開發(fā)流程。從可行性分析、需求分析到具體的設(shè)計，再到最后的封裝測試，都按照嚴格的工程體系，建立清晰可靠的文檔，形成良好的工作流程。鑒于開發(fā)人員并不都是專門的軟件開發(fā)人員，可以對他們進行一些必要的培訓(xùn)，包括編程風(fēng)格的指導(dǎo)和軟件工程概念的灌輸，這樣可以大幅提升工程開發(fā)的效率。其次，需要有專門人員來研究機電一體化系統(tǒng)中，軟件模塊的開發(fā)和封裝。以組件的概念來開發(fā)軟件系統(tǒng)，研究如何劃分高內(nèi)聚低耦合的模塊，如何提供模塊的接口，如何盡可能提高軟件模塊的可重復(fù)利用率。最后，要提高那些更高級的編程語言在機電系統(tǒng)中的應(yīng)用率，這需要機電一體化領(lǐng)域和計算機領(lǐng)域更進一步的融合。4展望要提高機電一體化系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)的開發(fā)效率，解決出現(xiàn)的～些問題，還需要進行更多的研究和兩個領(lǐng)域在更高層次上的融合。對于比C++更高層的面向?qū)ο蟮恼Z言如J烈，A等，它們在網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域可以說是如魚得水，但是，在機電一體化系統(tǒng)中，似乎還是無用武之地。然而隨著機電一體化的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)制造和網(wǎng)絡(luò)合作發(fā)展迅速。專業(yè)的劃分越來越細，人工智能飛速發(fā)展，自動化程度要求越來越高，現(xiàn)代控制理論越來越成熟，機電系統(tǒng)需要更高效、更智能化、能提供更高安全性的語言來進行其中的軟件系統(tǒng)開發(fā)。因此，一些經(jīng)典的編程語言在將來肯定不能滿足機電一體化系統(tǒng)的要求，這就迫切需要機電一體化領(lǐng)域和計算機領(lǐng)域進一步的、高層次的融合，要出現(xiàn)更適合機電系統(tǒng)的編程語言，要對機電系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)提出更高的要求和規(guī)范。這一切，還都需要我們進行更多的研究和努力。 　　5結(jié)束語本文分析了當前機電一體化系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)的開發(fā)過程中遇到的一些亟待解決的問題，并從理論上分析了問題產(chǎn)生的原因和解決的方法。并對機電系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)開發(fā)進行了一些展望。相信能提供給在目前工程應(yīng)用中進行軟件開發(fā)的技術(shù)人員一些參考。 　　參考文獻 　　【1】王慶育．軟件工程【M】．北京：清華大學(xué)出版社，2004．7; 　　【2】方建軍．光機電一體化系統(tǒng)的軟件技術(shù)【M】．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．5; 　　【3】(日)高森年編著；趙文珍譯．機電一體化【M】．北京：科學(xué)出版社，2001．1