虚拟装配中的混杂系统建模与控制器设计

"面向虚拟装配的混杂系统建模和控制器设计" 本文主要探讨了在虚拟装配环境下，如何针对装配过程的连续与离散并存特性进行混杂系统建模及控制器设计。虚拟装配是现代制造业中的一种重要技术，它允许在计算机环境中模拟产品的装配过程，以优化设计和减少实际生产中的错误。 首先，文章指出装配动态过程的混杂特性，即过程中既有连续的变化（如机械运动），又有离散的事件（如零部件的连接和断开）。这种特性使得传统的单一模型难以准确描述装配过程。因此，作者提出了一种混杂基本结构的建模方法，该方法将每个装配对象视为一个独立的混杂系统单元，从而简化了因零部件数量众多而造成的模型复杂性。这种方法使得模型更易于理解和处理，同时也为控制器的设计提供了基础。 接着，文章引入了最小干预安全控制器的概念。在虚拟装配过程中，可能会出现不合法的装配结构，这些结构可能导致装配失败或效率低下。最小干预安全控制器的目标是确保装配过程始终处于合法状态，它会在检测到不合法结构时采取最小程度的干预，以纠正装配路径。这种控制器设计策略旨在最小化对外部干预的需求，同时保证装配过程的安全性和正确性。 为了验证所提出的建模和控制器设计方法的有效性，作者以某汽车底盘总装中的两个装配对象为例进行了具体的应用。通过对这两个装配对象的动态描述，构建了相应的混杂系统模型，并设计了最小干预安全控制器。通过案例分析，证明了该方法在防止装配错误和提高装配效率方面的可行性。 这篇文章重点介绍了在虚拟装配场景下，如何利用混杂系统理论来建立有效的模型，并设计出能够保障装配过程安全性的控制器。这种方法对于提升虚拟装配的精度和效率，以及预防实际生产中的装配问题具有重要的理论和实践价值。其研究成果对于推动智能制造和虚拟现实技术在工业领域的应用具有积极意义。