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一种基于数控机床的多维集成设计框架

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摘要 - 关于设计要求多样化的数控系统设计面临的挑战，

本文提出了多维集成设计框架，可以提供一种方便有效的方法

数控系统设计。作为这个框架的重要组成部分，a

建模语言是基于IEC 61499和分级政策开发的。通过封装CNC功能

功能块，以自下而上的方式构建控制系统，可以灵活构建数控系统的各种架构。为了早日研究数控系统的可靠性

设计阶段，形式验证结合到设计框架中。具有正式的型号和规格

数控系统的动静特性可以

通过使用模型检查自动验证。考虑到系统性能的多目标特征，设计框架采用多目标优化技术来检测最合适的设计方案。为了实现上述步骤之间的无缝集成，开发了一种工具链形式的设计平台，可以有效提高系统设计的效率。最后，对运动控制器的设计进行实验，通过该实验可以证明拟议框架的有效性摘要 - 关于设计要求多样化的数控系统设计面临的挑战，

本文提出了多维集成设计框架，可以提供一种方便有效的方法

数控系统设计。作为这个框架的重要组成部分，a

建模语言是基于IEC 61499和分级政策开发的。通过封装CNC功能

功能块，以自下而上的方式构建控制系统，可以灵活构建数控系统的各种架构。为了早日研究数控系统的可靠性

设计阶段，形式验证结合到设计框架中。具有正式的型号和规格

数控系统的动静特性可以

通过使用模型检查自动验证。考虑到系统性能的多目标特征，设计框架采用多目标优化技术来检测最合适的设计方案。为了实现上述步骤之间的无缝集成，开发了一种工具链形式的设计平台，可以有效提高系统设计的效率。最后，对运动控制器的设计进行实验，通过该实验可以证明拟议框架的有效性窗体底端

摘要

数控系统的设计困难源自于需求的多元化，在本文中提出了一种多维集成设计框架，它为数控系统设计提供了一种更加方便高效的方法。 关于设计要求多样化的数控系统设计面临的挑战，此框架最重要的一个部分是基于IEC 61499和分级模式发展而来的建模语言。通过将数控系统的功能封装进功能块并用底层语言构建控制系统，复杂的数控系统就能灵活的被构建出来。为了早日在设计层面研究出数控系统的可靠性，我们将在设计框架中进行正式的验证。有了正式的型号和规格后，数控系统的动态和静态特性就能通过模型检查自动验证。该设计框架采用多目标优化设计检测最合适的设计方案来评估系统性能的多目标特性。

为了实现上述步骤之间的无缝整合，设计平台以工具链的形式开发，这可以有效地提高系统设计的效率。最后我们进行了一项关于运动控制器的实验，通过这个实验，此框架的有效性就可以被证明了。

关键词：数控系统、设计框架、建模、验证、优化

1，简介

当今这个快速改变的全球市场和更短的产品生命周期对数控系统的灵活性和可重构性提出了更高的要求。与此同时，随着控制需求的增加，未来的数控系统将会更加的智能，实现更加复杂的功能。由于在效率和可靠性方面存在缺陷,传统的以编程为目标的发展方法已经越来越难以满足在高性能数控系统的设计要求。因此，先进的系统级设计框架急需解决上述问题。

事实上，数控系统的挑战反映在设计要求的多样性及他们之间的强耦合。第一（如图一所示），从受控对象来看，各种专用机器都需要数控系统的各种架构。第二，为了提高数控系统的可移植性和互操作性，一个基于工业标准的通用建模语言应该被用来简化系统设计。第三，数控系统在小批量和定制产品中被重新配置。这意味着在产品需求变化时，新的控制系统能够通过现有的数控功能进行快速的重建。并且，作为一种安全的循环系统，应该将有效的验证技术和设计进程结合起来，以确保数控系统的可靠性。此外，在实践中，数控系统的性能表现出多目标的特点，因此应考虑相应的优化策略为选择设计方案提供参考。最后，为了实现自动化设计，我们需要发展一种集成设计平台，通过这个平台，可以覆盖整个过程的设计，包括建模，验证和优化。

图1 设计需求的多样性

在[2]中，作者提出并实现了一种用于开发开放式CNC控制器软件的内核，他可以通过动态地使用流程和资源模型来组织和管理不同的控制软件模块。在[3]中，一种概念性的智能数控系统框架模型正在被设计与实施。在[4]中，作者提出了一种称为TTM / ATRTTL的新建模方法（定时转换模型/全时实时时间逻辑）

用于指定CNC系统以提