系统设计论文范文1
目前，课堂录像的模式主要有两种，分别为单画面电影模式和三分屏资源模式。单画面电影模式是指多个摄像机和多媒体设备同时工作，但被录下来时是经过切换选择后的，观众看到的是一个一个场景的顺序呈现，像电影故事；三分屏资源模式是指生成的情景课件整个屏幕分为三部分，分别为教师视频，计算机屏幕内容，知识点索引，全部呈现给观众，由观众自己选择观看内容，并有放大缩小、可快速索引功能。单画面电影模式的优点是符合教育心理学，学生收看时容易接受，注意力不易分散，减轻学生认知负担。但其优点也正是其缺点，学生在收看时只能被动接受，自主选择性差。而三分屏资源模式正好和单画面电影模式优缺点相反，两者互为补充，在不同的场合使用，可达到扬长避短的效果。对于精品课程和精品开放课程一般要求采用单画面电影模式，而对于一些网络课程也可采用三分屏资源模式，便于学生自学。课堂教学录制的目的不仅是保存教学资源，而且要能够实现大范围的传播和共享。因此，我们必须考虑的一个问题就是教学录像要具有通用性、传播性和时效性，能够在网络中流畅的传输与播放，因此，一般课堂录像为流媒体文件，文件编码方式为RM、ASF、WMV，H.264等。近年来，尤其是H.264的编码格式，由于其同等质量下高压缩比的优势，被广泛采用。另外，为保证教学视频的质量，对图像的分辨率，码流，帧率，声音质量等都应有严格的要求。
二、系统设计相关理论
系统设计是在系统分析确定逻辑模型和功能要求的基础上，明确设计方针和原则，综合运用归纳法和演绎法，确定系统中各子系统的功能、目标及相互关系，对子系统及全系统进行技术设计和评价，从而创造出具有所需功能的新系统。所谓归纳法即进行系统设计时，首先对现在和过去的同类系统的各个方面进行分析和研究，根据所设计的系统功能要求进行多次选择或合并同类系统，最后形成少数几个同类系统，对它们作出相应修正，最后得出一个所需要的系统。演绎法由设计人员按照普遍的规则和原理，充分利用自己的知识和经验，从多种功能元素中选择符合系统要求的元素，并按照一定形式进行合理组合，从而完成新系统的设计。在进行系统设计的时候，要根据情况合理使用两种方法，两种方法经常是并用或交叉使用的。高效课堂网络实时录播系统做为一个比较复杂的系统，设计之前要做好分析，综合运用两种设计方法完成设计。首先运用归纳法。通过对市场上有代表性的网络录播产品进行调研和测试，分析和比较其系统构成，工作原理，技术方案和指标参数，取其精华，去其糟粕，从而确定所设计的新系统关键技术方案。同时运用演绎法，按照已有的知识和实践经验，选取合理的设计元素，加入到设计方案中，合理组合，从而完成高效课堂网络实时录播系统的设计。设计过程中要遵循以上设计原则，才能保障新系统的建设成功和可持续发展。
三、电视制作相关理论
课堂教学录像也属于一种电视制作。网络录播系统的设计必须依据一定的电视制作的相关理论，这样才能制作出高质量课堂录像作品。其中画面质量是衡量教学录像作品质量的关键因素，下面我们就对有关画面处理的相关理论做个简要阐述。
1.摄像构图。
摄像构图是指视频画面中视觉元素的布局和构成。构图的目的是为了完美地表达画面内容，因此构图的好坏会直接影响到内容表达、形象塑造、气氛渲染及观众的观看效果。构图要突出画面主体，主要被摄对象就是画面的主体。画面中的主体是表现的中心，又是结构画面的中心。常用构图方式有黄金分割构图和九宫格构图。黄金分割构图要求拍摄主体的位置安排在画面的黄金分割点上，或者按照黄金分割比例分配画面空间等，这样可以起到突出主体的作用。九宫格构图是指画面用四条线构成井字形，将画面分成九等分，建议将被摄主体安置在“井”字的四个交叉点上。九宫格构图比较符合人们的视觉习惯，可以使拍摄主体很容易进入到观众的视觉中心，对于突出主体比较有利。课堂录像构图设计的目的是使教学内容更好的呈现出来，吸引观看者的注意力，明确画面中心，引导视觉顺序，使观看者能够按照设计者的构图线索去浏览画面。
2.拍摄角度。
角度是处理拍摄场景时空关系，人物位置和画面形象塑造的重要手段。不同的角度表现出不同的画面侧重点，交代不同的关系，形成不同的电视叙事语言。在精品课程课堂录像的拍摄中，主体应当是教师的讲课活动，陪体则是学生。一号机位拍摄的角度应该用正面平视或俯视角度，机器设在教室中间靠后位置，主要跟踪拍摄教师教学的全过程。二号机位设在教室前方用斜侧位置，俯视角度拍摄，主要用来拍摄学生听课、回答提问等。三号机位设置于教室后方，俯视角度拍摄。主要用于拍摄教室场景。有时还会设置专门拍摄黑板的摄像机一个机位或两个机位，一般设置于教室中后方，用俯视角度拍摄。
3.景别运用。
系统设计论文范文2
可变功能机械系统由不同的分功能组成，且功能间会发生耦合。笔者基于FBS概念设计模型对可变功能机械系统进行研究，先将各分功能独立，分别建立自顶向下的设计模型，即先对功能进行分解，由功能-行为映射求解得到相应的行为层级结构，分析相应的行为模型，得出映射层结构方案。可变功能机械的FBS模型详解如图1所示。在研究可变功能机械系统时，本研究将分功能到行为和行为到结构的映射并行研究，功能总和代表了各分功能不同模型的集合，系统实现其中一个功能时，另一个分功能处于待用模式，为加以区分，用功能符号“F”+“i”（数字）代表分功能序号，用“or”（或者）连接各分功能。之后本研究建立分功能的层级结构及相应的功能分解模型、行为过程层级结构及其行为过程模型，最后进行映射求解。这种并列的设计过程存在交集，即这些分功能间具有耦合性，系统的功能分解有部分相似，例如当农用拖车的连接器连接不同的耕作设备可以完成不同的生产功能，施肥机可以进行移动施肥，洒水机完成浇灌工作等，系统的动力功能和传动功能并未发生改变，改变的仅是执行端的功能。本研究将相似的功能结构和行为结构以及方案层的具体实施构件组合用虚线连接，代表它们之间存在的特殊联系。为具体表达该设计过程中的模型联系，基于经典相似理论中对序结构的定义，本研究将系统要素按一定组成规律、一定顺序出现的序列结构称为序结构，序结构与系统有着紧密的联系。根据可变功能机械系统概念设计层次，笔者对序结构进行特征分析，分为功能序结构、行为序结构以及方案序结构。由于篇幅原因，本研究仅对功能分解和行为结构的序结构表达进行描述，并构建相似模型。
2相似模型构建
2.1功能序结构和行为序结构模型相似包括功能相似以及行为相似，功能具有相同的效果不代表行为也具有相似性。研究系统相似度时需要衡量功能相似度和行为相似度不同的权重值，建立相似模型，从系统的角度将不同的功能及其行为映射用序结构表达出来，用系统要素的方式进行模型构建。功能是表达系统特性最抽象的方式，功能的表达需满足：（1）能根据给定要求表示设计者的意图；（2）能准确描述满足设计要求的设计对象；（3）能被定性或者定量地评价，并可以测定设计意图的满意度。功能的系统要素为能量、物质和信息，每个功能要素都有其输入和输出，因此可以运用“输入流-输出流”的方法进行功能描述。功能要素在时间和空间上有一定的顺序，即功能序。本研究将功能序的关系进行分类，分别有组成关系、时序关系和因果关系如图2、图3所示。时序关系又有顺序关系，并存关系。功能序是功能序结构的基础组成。在概念设计模型中，功能是一个模糊而粗糙的概念，而行为相对而言更为具体，能激发设计者的灵感，引导设计者保证三大流（即物质、能量、信息）的有序流动，不违背自然规律。行为的系统要素包括运动学要素、力学要素和能量要素。结合目前行为结构的表达方法，本研究统一用“输入流-输出流”的方式表达行为序结构。行为可以分为基本行为和组合行为。基本行为对应基本结构，较为简单；组合行为由基本行为构成，包括运动转换行为、执行行为、检测行为、控制行为等，这些基本行为通过一定的顺序连接起来形成组合行为。行为序就是指这些基本行为和组合行为间的连接，行为序结构则表达了行为序间的连接关系。行为序结构分类如图4所示。行为序的关系有以下几种：①串联顺序关系；②并联同时关系；③选择发生关系。
2.2基于序结构的相似模型构建由相似第一定律即序结构定律可知，不同类型、不同层次系统存在一定的序结构，当系统序结构存在共同性时，系统之间出现相似特性，相似性大小随序结构的共同性程度增大而上升，反之则下降。上节已将可变功能机械系统概念设计中的功能层和行为层用序结构进行表达来探索功能和行为的相似性，本节在此基础之上运用数学建模对相似度进行计算。可变功能机械系统具有一定的相似性，即相似度大于零，某些功能或行为能通过改变一些系统组成就能形成新的功能系统，若是没有相似性即相似度为零，那么整个分功能系统就转变成了多功能的单个系统的集合，不在本研究的研究范围之内。本研究将系统或者系统的一部分进行序结构构建和分析之后，为每个序进行编码，用eik表示序要素的集合，要素包含属性和特征值，属性由所属功能或者行为的输入输出流决定，i是分功能编号，k是序的编号。相似序的概念是将分功能序结构的要素和特征联系形成两两组合的有序偶，用(e1k,e2k)表示。相似度由相似序的个数和相似序对相似的影响权重所决定，相似度以q表示，相似序个数决定的相似度为q1，影响权重决定的相似度。权重的分配也是相似度量的重要环节之一，主要包括主观权重分配方法和客观权重分配方法。相似序模型分析之后根据经典相似理论进行数学建模，系统的总相似度由功能、行为和结构的相似度综合得出。本研究根据所建立的序结构进行系统知识表达，计算可变功能间的相似性，设机械系统共有两个可变分功能，特征参数取自输入输出流的类型和数值，如功能的能量类型和所代表的数值等，对整个系统进行相似模型构建，并计算相应的相似度数值。相似求解模型如图5所示。建模的一般步骤可表述如下：（1）分别对分功能系统进行层次划分，建立基于功能或者行为结构的模型。可用输入流输出流的方式按2.1节所述分别建立分功能的具体模型，对应的序结构统计如表1所示。
3实例分析
笔者选取典型的可变功能机械系统进行研究，选取如图6所示的机床作为研究对象，通过更换不同的刀具执行机构可以获得钻孔，扩孔和铰孔3个不同的功能。可以看出，这是一种通过改变系统执行机构达到改变功能的情况。本研究按上文所述的步骤进行分析，首先由系统的可变功能得到功能的序结构模型，所建立的模型如图7所示。表3所示机床的可变功能由更换执行机构来实现，在系统层面上达到了改变功能的要求。本研究按上文所述，根据所建立的序结构模型，通过分析相似要素应用公式（1~3）得到系统功能级的相似度数值。
4结束语
系统设计论文范文3
关键词：串行通信无线通信机器人
足球机器人是一个极富挑战性的高技术密集密集型项目，融小车机械、机器人学、机电一体化、单片机、数据融合、精密仪器、实时数字信号处理、图像处理与图像识别、知识工程与专家系统、决策、轨迹规划、自组织与自学习理论、多智能体协调以及无线通信等理论和技术于一体，既是一个典型的智能机器人系统，又为研究发展多智能体系统、多机器人之间的合作与对抗提供了生动的研究模型。它通过提供一个标准任务，使研究人员利用各种技术获得更好的解决方案，从而有效促进各个领域的发展。其听理论与技术可应用于工业生产、自动化流水线、救援、教育等实践领域，从而有效推动国家科技经济等方面的发展。机器人足球从一个侧面反映了一个国家信息与自动化领域的基础研究和高技术发展水平。
目前，国际上有机器人足球比赛分为两大系列——FIRA和Robocup。本文所要论述的系统所应用的F-180小型足球机器人比赛就是RoboCup系列中应用较广泛的一种。
F-180小型足球机器人足球比赛的示意图如图1所示，比赛双方各有5名机器人小车在场上。足球机器人系统在硬件设备方面包括机器人小车、摄像装置、计算机主机和无线发射装置；从功能上分，它包括机器人小车、视觉、决策和无线通信四个子系统。
其中无线通信系统是衔接主机和底层机器人不可缺少的一环，它必须保证从主机端到机器人底层之间的数据传送是可靠的，从而使得机器人比较能够顺利流畅进行。由于比赛双方都有多个机器人同时在场地上跑动，要求无线通信有一定的抗干扰性。无线通信系统的性能相当程度上直接影响着机器人的场上表现。
1系统的设计及实现
比赛中从摄像头来的视频信号经过计算机处理之后得到控制小车用的数据信息，而无线通信系统的就是将这些数据信息及时准确地送达场上的每一个机器人小车，系统采用广播方式，各机器人根据特定标志识别发给自己的有用数据，从而进行决策与行动。整个系统的框图如图2所示。
1.1发送端的硬件设计
发送端主要用PIC16F877单片机实现编码和对发射机的控制，计算机通过串行口发送数据，经过PIC16F877编码后再通过PTR3000无线通信模块将数据发送出去。
所采用的PIC16F877单处机是MICROCHIP公司推出的8位单片机。采用RISC指令系统和哈佛总线结构，最高运行的时钟频率可达20MHz，因而指令运行速度快。它有很宽的工作电压范围，可直接与3.3V的PTR3000无线通信模块配合使用。
TR3000无线数据收发模块是一种半双工收发器，采用NORDIC公司的nrf903无线收发芯片，工作频率采用国际通用的数传频段ISM，频段915MHz，工作频率可以在902MHz～928MHz可变。采用GMSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制。灵敏度高，达到-100dBm，最大发射功率+10dBm，工作电压为2.7V～3.3V。它最多有169个频道，可满足需要多频道的场合，最高数据速率可达76.8kbps。因而完全可以满足小型组机器人通信的数传速率与距离的需要。
本系统中PIC16F877就是采用20MHz的时钟信号，能够满足即时收发数据以及编码的需要。整个系统中包含两种电源，无线通信模块的电源为3.3V，而MAX232又需要+5电源。信号线的连接也要考虑两种电平的匹配问题，在必要的地方要加上电平转换电路。
首先单片机要接收来自计算机端的数据，计算机串口输出的信号经过MAX232由232电平转换为TTL电平。但是由于单片机采用3.3V电平，因而MAX232输出的信号需经过电平转换才能输入单片机，电平转换可以采用TI公司提供的典型电平匹配电路（见图3），也可采用74LVCXX系列逻辑门来转换。
由于PIC16F877只有一个异步串行口，因而要通过16C550通用同步异步收发器（USART）芯片来扩展一个异步串行口。这样就可以保证从计算机串口输出的数据与无线通信的数据速率不同，从而使原始数据经过通信编码及打包数据量增加之后也能及时传送，并且在必要时也能将接收数据送回计算机端，实现半双工通道。系统的电路图如图4。从图4可以看出PIC单片机采用并口对16C550进行初始化配置。由于16C550共有10个寄存器，且占用了8个地址，因而PIC单片机用RA0、RA1、RA2三个通用I/O口做地址线选择16C550的各个寄存器。单片机可以不断通过RB1、RB2引脚检测TXRDY、RXRDY信号获知ST16C550是否接收到数据，还是已经发送了数据。还可以通过把16C550设置成中断方式使每接收到一个字节数据便产生一次中断使INT信号有效，单片机进入中断处理程序，从而使单片机的执行效率更高。
单片机通过自带的异步串行口输出数据到PTR3000通信模块。由于nrf903芯片接收和发送数据共用一个引脚，因而需要其他电路来解复用。最简单的方法就是在单片机的TX引脚先接一个10kΩ的隔离电阻，再与RX和PTR3000的DATA引脚相连。但是这种方法有两个缺点，它会造成发送的数据串入到单片机的接收引脚中，另外发送信号的驱动能力受到了极大的限制。因此，本系统采用了74HC244三态缓冲器作为隔离（见图4中虚线框内所示），并且通过单片机的RB4控制收发状态，因而在半双工方式下发送信号与接收信号可以互不干扰地传送。
对于通信模块工作状态的控制主要包含表1所列的这几个信号，通过单片机的普通I/O口即可控制。
表1PTR3000工作工作模式配置表
PTR3000工作模式STBYPWR-DWNTXENCS
正常工作:接收0000
正常工作:发射0010
掉电模式01XX
待机模式10XX
1.2发送端的软件设计
当系统复位时，单片机首先要对PTR3000无线通信模块和16C550的寄存器进行编程初始化。PTR3000的初始化编程是通过同步串行信号进行的，总共有三个信号CFG_CLK、CS和CFG_DATA，分别连接到单片机RC3、RB7、RC5引脚。PIC16F877单片机本身就有同步串行口功能模块，但是由于PTR3000的同步串行数据位为14位，并非整数字节，而且14位数据必须一次初始化完成，因此实际通过普通的I/O口编程来实现这14位的同步串行信号更方便一些。在整个初始化期间CS信号必须一直为高电平。这14位初始化字的定义见表2。在初始化同步串行信号输出时最高有效位在先。在对PTR3000编程前先其状态为接收状态以免在其他频率造成无线干扰，编程完成后就可以将状态改为发射状态了。
表2PTR3000初始化控制字各位定义
Bit参数名称符号参数
位数
0～1频段FB必须为了10(表示为选择频段915±13MHz)2
2～9频点CHf=902.1696+CH·0.1536(MHz)
10～11输出功率POUT发射功率≈-8dBm+6dBm·POUT2
12～13时钟分频输出Fup"00"=>Fup=fxtal
"01"=>Fup=fxtal/2
"10"=>Fup=fxtal/4
"11"=>Fup=fxtal/82
接下来对16C550的初始化设置。由于PIC16F877自身的并行口对16C550进行初始化编程设置各个寄存器，需要注意的只是在输出每一个字节之前先要通过RA0～RA2输出相应字节的地址信号。在初始化设置时将16C550的波特率设置低于76.8kbps，以保证接收的数据能够通过PTR3000即时发送。
1.3接收端的硬件设计
接收端装在每个机器人小车上，由于机器人小车的控制采用DSP控制器TMS320LF2407，因而在接收端PTR3000无线通信模块就采用TMS320LF2407来控制。通过PTR3000接收的数据直接输入DSP，由DSP进行解码，从而做出决策和发出控制信号。因而无线通信系统的接收端电路相对发送端要简单得多，只需用TMS320LF2407代替发送电路中的单片机与PTR3000模块相连接即可。PTR3000的初始化编程也就由2407的普通I/O口来实现，只不过在初始化编程之后依旧保持PTR3000处在接收状态。
2协议的设计
2.1物理层的编码设计
物理层的编码设计要根据所采用的物理器件和物理信道的特性来决定。本系统采用PTR3000无线通信模块在接收模块中为了获得0直流电平就需要在所传输的数据中逻辑“0”和逻辑“1”的数量相等。只有满足上述条件接收部分才会获得很高的接收正确率。长时间空闲也会导致接收部分的0直流电平漂移，因为长时间的空闲实际上一直发送的是逻辑“1”。
由于PTR3000的这些特性，很自然就想到采用曼彻斯特编码（Manchester）（也称为数字双向码（DigitalBiphase）或分相码（Biphase,Split-phase）。它采用一个周期的方波表示“1”，而且它的反向波形表示“0”。由于方波的正负周期各占一半，因而信号中不存在直流分量。在异步串行通信中有一个起始位“0”，因此将停止位“1”长度也设为一位，这样在一个字节共10位信号中也就不存在直流分量了。只是加了曼彻斯特编码之后原来一个字节的数据现在要两个字节才能传送。
图4
有一些数字节，不会在进行曼彻斯特编码之后的数据串口出现，但是在一个字节中也具有0直流分量的特性，也有很高的接收正确率。这类数据字节如：0xF0、0x0F、0xCC、0x33等。从码型看来其中0xF0码型定时性能是最好的（其码型见图5），它很容易使异步接收器达到同步并且不会发生错误。由于0xF0的这种特性就可以用它做同步码元，在空闲的时间内通信系统就通过一直发送同步码元，使接收端保持同步，而且也可以保持接收模块的0直流电平状态。
2.2纠错编码设计
为了在有一定外界干扰的情况下，保证主要与机器人之间的无线通信依然稳定可靠，必须采取一定的抗干扰措施，这可以采用纠错编码来实现。可以选择纠错编码方案有（14，8）分组码、（7，4）分组码和循环码，需要使用两字节的长度发送一字节的有效信息；（5，2）分组码和循环码，交错码、（21，8）分组码和缩短循环码、（21，9）BCH码、（21，12）BCH码，需要使用三字节的长度发送一字节的有效信息。
系统中使用了（7，4）分组码，并在实际中取得了较好的效果。它的构成方式如下：
假定不做任何处理的原码格式为：
其高四位的监督码为：
A2A1A0
其低四位的监督码为：
B2B1B0
则编码后成为两个byte长度：
1X7X6X5X4A2A1A0
0X3X2X1X0B2B1B0
其中每个字节的最高位作为标志位，用于表示高四位和低四位，高四位用“1”做标志，低四位用“0”做标志。接收端通过检测标志进行重组和解码。对于译码基本方法有维特比译码和使用监督矩阵译码，可根据具体的编码方案灵活选用。
2.3帧格式设计
一般数据帧包括帧头、机器人标识、数据、数据校验、保留字节等内容，通常按照下面的格式排列：
帧头机器人标识数据保留字数据校验
为了保证帧能够准确接收，帧头的设计至关重要。一般帧头需要两个或两个以上的字节，并且应该选择数据中出现几率较低的数值和组合。在这个系统中可以采用一般数据中根本不会出现的数据字节如0xF0、0xCC作为数据帧头。而其它类型的帧（如开球或暂停等命令帧），则可以选择在0xF0之后加上其它的字0x33、0xC3、0x3C、0x0F等构成。这种帧头组合在一般的数据中是不会出现的，因而可保证帧同步不会出错。场上的每个机器人通过数据帧中的机器人标识来识别属于自己的数据，由于场上只有5个机器人，因而机器人标识只占用一个字节。
系统设计论文范文4
某自动补弹系统翻转机构的工作原理如图1所示。其主要由翻转架、翻转导轨和拨弹链组成。图1中：齿轮5和齿轮6啮合，实现动力的传递；8为弹箱出弹口，弹从弹箱中以与水平方向成30°的姿态出来，在入口拨弹链7的带动下，将弹拨入翻转机构；弹在翻转架2、限位板3和翻转导轨4的作用下，将翻转机构翻转60°，使弹在其出口呈水平状态；弹经过翻转机构，在出口拨弹链1的作用下，将弹拨入软导机构中，最终实现将弹传输至预定发射系统的位置。考虑到弹箱的储弹量、弹箱的空间结构以及在大批量补弹等实际情况，本设计使弹与水平方向成30°方向从弹箱中出来并进入自动补弹系统。为了使弹能够顺利进入到水平的发射系统，因此，翻转机构作为补弹系统的中间环节，是连接弹从弹箱出来并送至到自动补弹系统的发射系统重要组成部分，有着举足轻重的作用。
2翻转机构的参数化模型的建立
2.1建立实体模型和参数化
考虑到翻转机构模型的复杂性，为了保证在模型的正确和建模的精度，本文使用SolidWorks三维软件建模，并保存成Parasolid（x_t）格式导入ADAMS2010中，完成实体模型的建立。翻转机构中拨弹链与弹的接触面、弹与限位板的接触面以及翻转架的转速则是该翻转机构的关键点，利用ADAMS中参数化的工具，将上述的关键点参数化。
2.2模型的简化和基本假设
弹在翻转机构中的受力和运动是非常复杂的，通过对模型的合理简化和正确的假设，这样不仅能将复杂的问题简单化，而且更能抓住翻转机构的本质，深入浅出的揭示这其中的规律［3］，因此，对该机构作出以下的假设：（1）按照实际的翻转情况进行建模仿真，不考虑尺寸公差以及各种误差；（2）除了弹的外壳能有微小的变形外（变形量≤1mm），其余的各零部件均作为刚体处理。
2.3约束和驱动的添加
首先根据翻转机构在实际工况添加材料的材质和约束，拨弹链绕着链轮旋转，拨弹链与链轮添加接触，弹与拨弹、翻转架、限位板以及翻转导轨依次添加接触约束；以两个相啮合的齿轮作为动力源，然后按照实际情况对变量的参数进行设置，最后完成动力学仿真模型。
3确定参数化变量和优化目标
翻转机构中的构件均是刚性体，并且由运动副相连，弹在翻转机构中并不是平稳的和翻转架一起旋转，而是以微小的角度左右晃动着前进。为了使弹在翻转机构中运动的更加平稳，因此，需要对其结构进行优化设计。在对翻转机构模型进行参数化时，首先必须确定模型参数化的方式以及变量。在ADAMS/2010中共提供了4种方式，本文选用设计变量［4］的方法对要分析的变量进行参数化［2］。根据自动补弹系统的补弹要求，将上述参数做一系列等效处理和换算。设该舰炮的补弹要求为200发/分，翻转架一周拨8个弹，换算之后翻转架的转速为25rad/min，同时为了便于分析，将转速作为翻转架驱动。对翻转机构的分析可知，影响弹在翻转机构中平稳性的主要因素由翻转架的旋转速度和接触力刚度系数K等组成。设计变量参数设置如表1所示。优化目标的确定弹在翻转机构中，弹与翻转机构的接触力以及弹沿着自动补弹系统的导轨前进的位移是评价弹的平稳性的主要指标。
4仿真结果与分析
在参数化设计时，需要考虑一个设计参数变化对模型的影响、多个设计参数变化对模型的影响以及目标对象得到最优值时的参数组合对模型的影响。由图3和表2可以看出，在翻转机构参数确定的情况下，由于弹在翻转过程中存在着摩擦以及翻转前拨弹口处存在有间隙，随着翻转架转速的逐渐增加，弹与翻转架的最大接触力随着增加，最小接触力随着减小。即随着转速的增加，弹在翻转机构中“左右摆动”的状态越明显，造成弹与翻转架时而接触时而分离的状态前进。由此可知，从减小接触力方面看，翻转架的转速越低对传输弹的平稳性越好。由图4和表3可以看出，在其他条件不变的情况下，在翻转机构中受到限位板对弹的最大径向力随着翻转架转速的增大而增大，最小径向力随着转速的减小而减小。即弹在翻转机构中随着转速的增大，“左右摆动”的状态较明显，弹与限位板的接触也是时而间断的。由此可见，合理控制转速则是保证弹传输平稳的一个重要因素。由图5和表4可以看出，弹在翻转机构中，随着转速的增加，弹沿着目标方向上前进的位移越大。即从自动补弹系统弹的传输效率上看，转速的增大对效率有利的，但是对弹传输的平稳性则是一个不利的因素，因此，在确定翻转机构动力学参数时，需要综合考虑，最终得到最优的参数组合。
5结论
系统设计论文范文5
系统学的基本理论是以系统论、信息论、控制论、运筹学的共同理论为基础，综合吸收了耗散结构理论、协同学、突变论、超循环理论等系统理论的基本思想，并不断发展、完善。它既是方法学理论，也是一整套科学理论。系统学理论被广泛应用在自然科学和社会科学领域。其主要作用是使人们对客观世界形成系统的，整体的认识观念，认识系统的规律，对客观系统达到有效控制。其研究和工作方法是定性、定量相结合的系统方法。以系统的整体性、层次性、开放性、目的性、稳定性、突变性、自组织、相似性、不可逆性为原理［6］，以系统的结构功能相关律、信息反馈律、竞争协同律、涨落有序律、优化演化律为基本规律，系统学原理及规律对客观世界具有普惠性，这种普惠性涵盖了工业设计创新方法的研究［7］。设计从系统结构与结构分层认识创新，从系统的目标思考创新，从系统开放性的物质、能量、信息输入寻找创新手段，从系统的升级与突变实现创新。设计创新的过程是改变产品的功能、技术、形态、品质、服务及用户的过程，影响着从市场—产品创新—产品生产—市场的系统结构。在该过程中，判断力来源于系统外部信息的综合反馈，包括市场反馈、技术反馈、功能反馈、价格反馈、美感反馈、品质反馈、同类竞争反馈等，也来源于系统内部的构造子系统间的熵的反馈。通过反馈，控制系统内部及系统与外部竞争和协同，使系统的发展演化沿着既定的目标发展。实现系统处于不断地演化之中的优化，从而实现耗散最小而效率最高、效益最大的过程。
2产品设计创新的系统求解
产品设计创新的过程是循环发展、螺旋上升的过程，在该过程中，需要创新的观念、理论及工具，也需思考创新与功能、技术及文化艺术之间的问题。通过系统集成、系统协同、系统联动，架构清晰的创新路径，实现最终设计创新。创新是分析社会需求，提出产品设计创新问题，确定创新目标，实现产品升级的功能、技术、艺术的集成创新，需要创新思维求解、创新的技术策略求解、创新的艺术策略求解等。
2．1产品设计的思维创新
产品设计创新首先是思维创新，实现思维创新就要建立系统思维体系。从系统思维的结构分析，思维分为逻辑思维、形象思维、辩证思维、灵感思维［8］。结合线性和非线性的推理性、多向性、跨越性、综合性链接，形成了创新思维。
2．2产品设计的技术创新
功能是产品设计的核心和本质，具有明确的物理和技术特征，它是设计创新的关键。功能具有明确的系统结构。创新的过程是完善产品的功能，首先围绕着产品的主要功能，然后是系统分层的子功能。产品的功能依附在技术系统上，这样，功能创新的实质即技术创新。功能创新首先要进行功能分析，分析出现问题的技术系统，列出该技术系统的所有组件；分析系统组件之间的关系，建立结构模型，将组件之间的关系转化成功能，建立功能模型。功能的技术解决建立在资源分析、矛盾求解的基础上。产品设计的技术创新资源包括自然资源、时间资源、空间资源、系统资源、物质资源、能量资源、信息资源等。这些资源及其派生资源、差动资源（差动物质资源、差动场资源）在设计应用时受数量、理化性能、质量、价格、范围、对于应用的准备等因素的影响，并与相应的技术创新产生矛盾，在矛盾的过程中创新出现多种趋向。创新矛盾的多趋向性显现了矛盾的复杂性，但矛盾的系统分层、矛盾的原理、矛盾的特性类型是有限的，在TRIZ理论体系中，解决矛盾的原理归纳为40个创新发明原理，例如：动态化原理、不对称原理……，矛盾的特性类型归纳为39个通用工程参数，例如：物体的质量参数、压力参数、能量参数……。设计创新的矛盾一般表现为技术矛盾，技术矛盾指一个作用同时导致有用及有害的2个结果，也指正面作用引入和负面作用消除导致的一个或几个子系统的破坏，它一般表现在一个系统中子系统之间的矛盾。解决技术矛盾的具体措施：（1）确定主要的功能创新，通过分层列出其关键子系统及各种辅助功能，对待设计的功能的操作进行描述，确定系统应改善的特性、应该消除的特性，将涉及的参数按标准的39个工程参数重新描述。（2）对技术矛盾进行描述，如果某一工程参数要得到改善，将导致哪些参数恶化。（3）对技术矛盾进行另一种描述，假如降低参数恶化的程度，要改善的参数将被虚弱，或另一恶化参数的恶化程度将被加强。（4）在矛盾矩阵中由矛盾双方确定相应的矩阵元素。（5）将这些措施确定为可用的发明原理，将原理按照40个创新发明原理重新描述，将所确定的原理应用于解决设计创新的问题，找到评价并完善的概念设计及后续的设计［9］。
2．3产品设计的系统创新
用户在购买产品时一般关注产品的外观、品质、功能、价格［10］，这构成了产品的高级物场系统，在这个过程中，来源于人的场是“体验”，来源于产品的场也是“体验”，这个体验过程是由整体到局部的过程；由宏观到微观的过程；由外观到功能的过程；由直观感受到价值判断的过程，它是从外观—品质—价格—功能的过程。体验包括空间体验、形态体验、材质体验、人机体验、技术体验［11］、情感体验［12］、功能体验、价值体验［13］。这些体验是感性判断到理性判断的过程。产品的系统创新要求体现在价值、外观、功能、技术方面，产品的系统创新分为产品的升级创新和科学技术发明原始创新两种方式，这两种形式的过程是相反的。产品的升级创新过程是：人—体验—目标追求、产品—体验、人—产品—体验，体验分外观体验、情感体验、技术体验、功能体验、价值体验等5个子系统，36个体验要素，36个体验要素以创新目标和价值的升级的要求进行矛盾博弈，最终实现理想的产品升级创新。苹果iPadAir（图4）的创新是人围绕产品的一种体验。体验的目标是实现外观简洁、功能全面、操作方便，便于携带，从而使产品实现价值提升，这种目标在产品上体现出外观与功能的矛盾，这种矛盾解决是外观、功能、技术的系统博弈，外观精微、功能强大需要新材料、新技术和新工艺，需要技术集成、技术控制的创新，这种创新是外观与功能的技术进步过程。iPad产品的尺寸越缩减，性能就越难提升，越难保持电池电量的使用时间，这样就出现了矛盾，但为使产品更轻盈、更小巧，另一方面还要使功能更强大，只能通过外观、功能的设计来促进技术的进步，经过系统博弈，最终出现了产品创新。在外观上，整体体积比上一代iPad减小了24％（近1/4），机身厚度仅有7．5mm。在材料上采用铝金属unibody一体成形，使机身在轻巧之余不失坚固，并且赋予了简约之美。独特的斜边由单晶金刚石削切而成，容差控制在微米级别，从而弱化了机身边缘的突兀感，使机身整体柔和自然。在功能与技术上，虽然产品的空间缩减，但性能倍增，核心部件采用全新的A7芯片与M7运动协处理器。为随身方便携带而进行设计，采用两条天线支持MIMO（多输入输出）技术。在软硬件的协作上体现出了完美的统一，iOS7的交互界面设计简洁直观，方便人们简单的使用［14］。产品原始创新的过程如下：科技原始创新—原始创新形态描述（微观的、虚拟的、数字化的［15］……）—科技产品—外形、功能、市场—体验—观念（人），如图5所示。在该过程中，技术的进步对产品形成颠覆性的影响，直接改变人的观念，这个观念又可作用于产品的升级创新过程，形成对工业产品设计的整体联动效应，实现产品的不断创新发展。
3结论
系统设计论文范文6
关键词：毕业论文；B/S架构；选题管理
0、引言
永城职业学院设有机电工程系、电子信息工程系、食品化工系、建筑工程系、经济贸易系、文化艺术系、矿业工程系、旅游管理系、基础部和培训部等教学实体。 本论文根据学校的要求，结合学校具体情况提出建设基于.Net技术的选题管理系统。系统涵盖教师管理模块、学生管理模块、管理员模块等主要环节，也包括数据报表的统计输出，初始数据的导入，系统的阶段管理等；系统采用B/S架构，三层架构开发，符合学校的软硬件情况[1]。
1、系统开发技术方案
本毕业论文选题系统采用的是Microsoft Visual Studio 2010进行开发的，该版本可以支持.NET Framework 2.0/3.0/3.5/4.0，具有较强的扩展性和灵活性，并且该版本的其他辅助设计功能也非常完善和稳定。Visual 2010是一套完整的开发工具集，用于生成 Web应用程序、XML Web Services、桌面应用程序和移动应用程序[2]。本系统采用的数据库服务是由SQL Server 2008 Express版本提供的，它是微软专门针对学生、初学者等入门级的版本，比较适合本课题的开发和应用环境。
系统采用B/S结构，三层架构开发。框架是.NET Framework的一部分，可以用任何基于.NET的语言开发 Web应用程序。本课题采用的是C#语言，因为C#是.NET平台上应用程序开发的主流语言，有利于项目的后期维护和改进。访问技术为应用程序提供数据访问能力，为运行SQL查询、存储过程、操作XML数据提供了所需的工具，它能用于访问关系型数据库系统。
2、系统的设计
2.1 系统总体功能规划
根据学院的需求的分析，可将学生毕业论文选题系统按照不同的功能划分为管理员模块、教师模块、和学生模块功能。
2.2 系统的业务流程
首先管理员登录系统，新的一轮选题前先执行“清空往年学生数据”操作和“清空往年毕业论文设计题目”操作，接着准备新一年的论文选题工作，并导入教师和学生信息，包括每个教师和学生基本情况以及专业培养要求、培养目标等相关信息。教师和学生登录系统，可修改默认密码。 教师根据学院的要求，在规定时间内完成毕业论文的命题，包括论文的题目、要求和内容等，本系统自动进行相似度检测，然后提交系统，若命题与其他老师的完全一致，则无法完成提交。
学生在规定时间内进行选题，每个学生可根据自己的意愿选择一个志愿，最后提交选题结果。为保证论文的质量，一般规定导师指导毕业论文的数量不超过10人。管理员可以对个别特殊的学生的选题情况进行微调，然后最终选题结果。 选题结束后，教师可以查询和统计指导的情况，学生也可以查看自己选题的情况，最终选题结果可以导出到文件中，由系统管理员备案[3]。
2.3 管理员模块设计
讲师或硕士以上的教师有新建选题权限，赋予教研室主任进行专业性审核权限等；管理员可进行选题信息管理，如添加每年毕业论文选题等；管理员可对选题的整个过程进行管理和控制，如规定教师命题的时间、学生选题的时间范围等，整个选题过程首先由管理员对各个导师提交的命题进行审核，审核通过后选题信息，然后实现师生双选，最后对于个别选题不成功的情况进行手工调整。除此之外，管理员还可以进行信息统计汇总等。通过以上的需求分析，管理员模块主要分为以下几个功能：各部门管理、教师信息管理、选题信息管理、学生信息管理、以及系统管理等功能。
2.4 教师模块设计
教师模块主要实现新建选题和选择学生两个功能，新建选题功能主要是要求导师根据现有的条件和自己的专业特长给出若干个题目，并且要给出题目的说明和要求；选择学生功能主要是授予导师选择学生的权利。除此之外，导师还有修改命题、查询选题情况等功能。
（1）新建选题：毕业论文工作启动以后，导师首先要完成命题工作，要给出题目名称，避免选题的重复性，导师还要给出限选专业、难易度、工作量以及说明和要求等必要信息，然后提交系统等待审核，导师还可进行选题的查询，如查询我的选题或全部选题。
（2）选择学生：当题目经过审核通过以后将正式公布给学生，导师等待学生进行选题，选题结束后，导师可以查看题目被选情况并且有权决定是否接受学生。师生双选阶段和高考录取非常相似。
2.5 学生模块设计
学生模块主要是实现查询信息和选择命题两个功能。在经过管理员进行题目审核这个环节以后，所有审核通过的论文题目将公布给学生。首先学生可以通过点击选题管理的选题列表浏览到所有供选择的题目，并可继续查询到每个命题教师的有关信息，如教师的专业方向、教师的联系方式、可指导的人数以及每个选题限选的人数等，然后根据自己的条件和专业特长进行选题，一个学生可选择一个志愿，之后进入导师选择学生阶段。另外，学生可以随时查询自己被选的状态，也可以查询自己最终选题的情况。
2.6 数据库设计
本毕业论文选题系统包含相关实体（教师和学生）和毕业论文题目。
教师实体，包括教师用户名、密码、以及教师编号、姓名、职称、专业方向、籍贯、联系电话、性别、QQ号、邮箱、所出毕业论文题目和指导人数。
学生实体，包括学生用户名、密码、以及学号、姓名、专业、联系电话、性别、QQ号、邮箱和所选毕业论文题目。
毕业论文题目实体，主要包括题目编号、标题、题目简介、题目内容、选题面向级别、出题教师、出题老师编号、允许选题的人数、学生姓名、审核信息。
3、结语
本系统以永城职业学院学生毕业论文选题的工作特点为基础，系统在使用过程中不受时间和地点限制，只要能够连接到Internet的任何一台计算机均可登录本系统。本系统不仅方便师生之间的沟通交流，还减轻管理员的工作量，提高毕业论文选题的效率，同时通过三级审核，大大提高了毕业论文选题的质量。由于是针对永城职业学院所设计的毕业论文选题系统，因此系统在适用度上有一定的范围约束，但是它简单实用、通俗易懂，能满足学院毕业学生毕业论文选题要求。
参考文献
[1] 郑琳.大学生毕业论文选题存在问题及对策[J].安徽科技学院学报，2008，22（4）.
