數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放性和可靠性是目前計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）研究的焦點(diǎn)與熱點(diǎn)解決開(kāi)放問(wèn)題的措施主要集中于體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)放性研究而可靠性問(wèn)題則包括硬件可靠性和軟件可靠丨性以往研究的思路更多地局限性于提高硬件的可靠性。但是，作為系統(tǒng)核心的軟件部分，其可靠性同樣值得重視，在微電子技術(shù)、大規(guī)模超大規(guī)模集成電路和大規(guī)模生產(chǎn)飛速發(fā)展的今天，硬件可靠性得到了較好的解決，軟件的可靠性則顯得更加重要因而在軟件工程研究領(lǐng)域，出現(xiàn)了軟件復(fù)用技術(shù)（又稱(chēng)軟件重用技術(shù)），該技術(shù)除能較好地提高系統(tǒng)的可靠性外，在提高生產(chǎn)效率減少重復(fù)勞動(dòng)、降低能耗方面也都具有非常重要的意義它通常可分為產(chǎn)品復(fù)用和過(guò)程復(fù)用兩條途徑基于構(gòu)件的復(fù)用是產(chǎn)品復(fù)用的主要形式，也是當(dāng)前復(fù)用研究的焦點(diǎn)。同時(shí)，在分布對(duì)象研究領(lǐng)域，軟件構(gòu)件技術(shù)也是一個(gè)重要內(nèi)容當(dāng)前軟件構(gòu)件技術(shù)被視為實(shí)現(xiàn)成功復(fù)用的關(guān)鍵因素之一。軟件復(fù)用技術(shù)的廣泛應(yīng)用將促進(jìn)軟件產(chǎn)業(yè)的變革，其重組分工，軟件構(gòu)件生產(chǎn)必將成為獨(dú)立的行業(yè)而存在將軟件復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)的研究還比較少見(jiàn)目前國(guó)內(nèi)在該方面開(kāi)展研究的還只有為數(shù)不多的幾個(gè)單位，如華中科技大學(xué)、浙江大學(xué)等>4浙江大學(xué)提出了基于軟件構(gòu)件技術(shù)的可重構(gòu)虛擬數(shù)控系統(tǒng)的思路，并開(kāi)發(fā)出系統(tǒng)原型華中科技大學(xué)提出了可重用的數(shù)控軟件芯片的開(kāi)發(fā)思想，并成功研制出軟件芯片這種開(kāi)發(fā)思想認(rèn)基金項(xiàng)目：浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（599026）；浙江省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（001101061-為，“具有標(biāo)準(zhǔn)化接口的基本類(lèi)稱(chēng)為軟件芯片”

　　并把面向?qū)ο蟮腃NC軟件模塊化描述和實(shí)現(xiàn)分為系統(tǒng)、控制單元、基本類(lèi)3個(gè)層次這種開(kāi)發(fā)思想充分利用了面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的一些特性，如容易表示可面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)、可繼承和派生等，從而滿(mǎn)足軟件重用的要求，且使數(shù)控芯片易于擴(kuò)充和修改，因此，軟件具有一定的開(kāi)放性。

　　基于構(gòu)件技術(shù)的開(kāi)發(fā)方法正在對(duì)傳統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)方法產(chǎn)生了革命性的影響，利用產(chǎn)品化的軟件構(gòu)件來(lái)集成系統(tǒng)軟件，可以很好地發(fā)揮面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可以彌補(bǔ)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的一些不足1構(gòu)件技術(shù)與開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)11構(gòu)件的概念構(gòu)件是一種能夠提供某種功能的自包含軟件模塊，它封裝了一定的數(shù)據(jù)和方法，并提供特定接口開(kāi)發(fā)人員可利用特定接口來(lái)使用構(gòu)件，并使其與其它構(gòu)件通訊，以此構(gòu)造應(yīng)用程序構(gòu)件與類(lèi)比較，一個(gè)顯著不同點(diǎn)是構(gòu)件封裝了相關(guān)的類(lèi)，而類(lèi)封裝了相關(guān)的數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)函數(shù)。

　　12構(gòu)件的特點(diǎn)構(gòu)件具有很強(qiáng)的封裝性構(gòu)件可以將其功能細(xì)化為許多子功能，每個(gè)子功能對(duì)應(yīng)一個(gè)對(duì)象，對(duì)象由數(shù)據(jù)描述和功能實(shí)現(xiàn)組成，構(gòu)件對(duì)外只提供一系列接口，用戶(hù)只需要了解構(gòu)件的整體功能和其接口用法即可，而不需了解構(gòu)件內(nèi)部的詳細(xì)封裝情況。

　　構(gòu)件獨(dú)立于編程語(yǔ)言構(gòu)件開(kāi)發(fā)可采用可視化編程語(yǔ)目，如VisualC++、VisualBasic +BuilderDelphi等。而用戶(hù)使用的構(gòu)件集成系統(tǒng)所采用的語(yǔ)言可以和構(gòu)件開(kāi)發(fā)使用的語(yǔ)言不同，因?yàn)闃?gòu)件開(kāi)發(fā)和使用只要遵循相同的接口協(xié)議，不同語(yǔ)言間就可以協(xié)同工作構(gòu)件可以跨網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行構(gòu)件可以部署在不同的計(jì)算機(jī)上，通過(guò)某種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)通訊，從而構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分布式應(yīng)用程序構(gòu)件升級(jí)容易只要保證構(gòu)件對(duì)外的接口不變，開(kāi)發(fā)者可以單獨(dú)升級(jí)構(gòu)件功能，而不影響其它構(gòu)件和整個(gè)應(yīng)用程序的運(yùn)行。用戶(hù)也可以通過(guò)繼承和派生來(lái)升級(jí)構(gòu)件的功能，從而使構(gòu)件具有很強(qiáng)的開(kāi)放性可充分利用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的功能支持具體針對(duì)一個(gè)構(gòu)件內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)，完全可以發(fā)揮面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的數(shù)據(jù)抽象、功能抽象繼承派生多態(tài)性等特性，從而使構(gòu)件本身的開(kāi)發(fā)具有很強(qiáng)的重用性。

　　1.3開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的概念I(lǐng)EEE關(guān)于開(kāi)放式系統(tǒng)的定義是，能夠在多種平臺(tái)上運(yùn)行，可以和其它系統(tǒng)互操作，并能給用戶(hù)提供一種統(tǒng)一風(fēng)格的交互方式根據(jù)這一定義，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具有以下基本特征：可互操作性通過(guò)提供標(biāo)準(zhǔn)化接口、通信和交互機(jī)制，使不同功能模塊能以標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口運(yùn)行于系統(tǒng)平臺(tái)之上，并獲得平等的相互操作能力，協(xié)調(diào)工作可移植性系統(tǒng)的功能軟件與設(shè)備無(wú)關(guān)，即應(yīng)用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、交互模型、控制機(jī)理，使構(gòu)成系統(tǒng)的各功能模塊可來(lái)源于不同的開(kāi)發(fā)商，并且通過(guò)一致的設(shè)備接口，使各功能模塊能運(yùn)行于不同供應(yīng)商提供的硬件平臺(tái)之上檔次皆宜性CNC系統(tǒng)的功能規(guī)模可以靈活設(shè)置，方便修改，既可以增加硬件或軟件構(gòu)成功能更強(qiáng)的系統(tǒng)，也可以裁減其功能以適應(yīng)低端應(yīng)用。

　　可互補(bǔ)性指構(gòu)成系統(tǒng)的各硬件模塊、功能軟件的選用不受單一供應(yīng)商的控制，可根據(jù)其功能可靠性及性能要求相互替換，而不影響系統(tǒng)整體的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

　　將以上特征與構(gòu)件技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)兩者有很多相似之處2基于軟件構(gòu)件的數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)2.1數(shù)控軟件構(gòu)件的定義基于構(gòu)件技術(shù)的數(shù)控軟件構(gòu)件是指能夠完成數(shù)控系統(tǒng)某個(gè)模塊功能的ActiveX部偉它提供對(duì)象時(shí)遵循COM協(xié)議，外部具有統(tǒng)一、開(kāi)放的接口，內(nèi)部封裝了功能實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)通過(guò)ActiveX技術(shù)，程序員或用戶(hù)能夠把這些可復(fù)用的軟件部件組裝到應(yīng)用程序或者服務(wù)程序中。

　　22數(shù)控軟件構(gòu)件的描述通過(guò)可以較清楚地理解數(shù)控軟件構(gòu)件的概念與功能數(shù)控軟件構(gòu)件可以理解為是多個(gè)軟件芯片集成后的功能強(qiáng)大的構(gòu)件（類(lèi)似于硬件組件），與只具備單一功能的芯片相比，其功能更具多樣化、功能更強(qiáng)大但如同硬件芯片一樣，同樣也具有地址引腳輸入媛出接口、信息反饋狀態(tài)設(shè)置和控制、狀態(tài)獲取以及觸發(fā)開(kāi)關(guān)等基本接口，而其內(nèi)部則封裝了具體細(xì)節(jié)，對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)黑箱，用戶(hù)只需通過(guò)接口來(lái)使用它。地址引腳對(duì)應(yīng)于軟件構(gòu)件在計(jì)算機(jī)中的**標(biāo)識(shí)，輸入媛出接口對(duì)應(yīng)于輸入媛出方法函數(shù)。如果將輸入方法函數(shù)的返回值設(shè)定為整型、或布爾型變量，就可以作為輸入方法函數(shù)的信息反饋黑箱封裝的是描述對(duì)象的一些抽象類(lèi)，每個(gè)類(lèi)有一組相關(guān)的抽象數(shù)據(jù)和問(wèn)題實(shí)現(xiàn)組成，不同的類(lèi)之間可以通訊，從而可以完成一個(gè)復(fù)雜的模塊功能用戶(hù)通過(guò)接口方法屬性函數(shù)和消息獲得軟件構(gòu)件提供的功能，而且可以跨網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，不受某一開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的限制，具有很好的移植性。

　　為了規(guī)范數(shù)控軟件構(gòu)件的開(kāi)發(fā)，結(jié)合微軟的MIDL語(yǔ)言及BNF巴科斯范式可將數(shù)控軟件構(gòu)件描述如下：別〉，〈關(guān)聯(lián)性〉，〈功能描述〉，（存放路徑），〈研制情況〉，〈構(gòu)件接口〉，〈內(nèi)部封裝〉，〈運(yùn)行環(huán)境〉，（相關(guān)算法），（可擴(kuò)充信息））；（描述文檔））；〈研制情況〉：=（（研制單位），（研制者），（開(kāi)發(fā)工具），（版本號(hào)），（開(kāi)發(fā)時(shí)間））；〈屬性〉，〈消息〉）；這些描述可分為主要信息描述和輔助信息描述其中構(gòu)件名、關(guān)聯(lián)性、功能描述及接口為主要信息描述，而其余為輔助信息描述2.3數(shù)控軟件構(gòu)件重用性分析基于上述規(guī)范化的數(shù)控軟件構(gòu)件描述，可對(duì)一個(gè)存入數(shù)控軟件構(gòu)件庫(kù)的構(gòu)件進(jìn)行重用性分析。具體方法是，按照描述建立數(shù)據(jù)庫(kù)表，每一個(gè)數(shù)控軟件構(gòu)件在研制成功后，填寫(xiě)此表，將表（可按照關(guān)鍵字、多面分類(lèi)、超文本組織等方法加以構(gòu)建）的信息注冊(cè)到數(shù)控構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)中。以后需使用時(shí)，可依靠軟件庫(kù)管理系統(tǒng)完備的搜索功能（如關(guān)鍵字檢索多面檢索、超文本檢索等）對(duì)庫(kù)存的構(gòu)件進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)通過(guò)查找主要描述信息得出相關(guān)匹配或相似統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如果統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明完全匹配或功能相似，則可進(jìn)一步查找其他輔助描述信息，同樣得到相關(guān)匹配或相似統(tǒng)計(jì)結(jié)果結(jié)合統(tǒng)計(jì)結(jié)果，便可確定構(gòu)件的重用性。

　　2.4數(shù)控軟件構(gòu)件的開(kāi)發(fā)原則通過(guò)多個(gè)接口實(shí)現(xiàn)多態(tài)性，提供增量式或漸進(jìn)式開(kāi)發(fā)的方法，在發(fā)生改動(dòng)時(shí)不必重新編譯系統(tǒng)中的所有構(gòu)件。由密切相關(guān)的函數(shù)組成的接口方式定義功能，就可只實(shí)現(xiàn)構(gòu)件所需的功能，需要時(shí)再通過(guò)附加的接口來(lái)擴(kuò)展其它功能構(gòu)件的新版本在添加新接口或增強(qiáng)接口時(shí)，可以繼續(xù)提供原有的接口，簡(jiǎn)化了保持兼容的問(wèn)題如果必要，客戶(hù)端應(yīng)用程序的后續(xù)版本就可以使用它可以通過(guò)多個(gè)構(gòu)件集成一個(gè)更強(qiáng)大的構(gòu)件，但是為了保證性能穩(wěn)定性、運(yùn)行安全性可重用性以及降低單個(gè)構(gòu)件測(cè)試的復(fù)雜度，應(yīng)該減少構(gòu)件之間的相互依賴(lài)接口定義應(yīng)該規(guī)范、統(tǒng)一、簡(jiǎn)單，要減少接口函數(shù)的個(gè)數(shù)和傳遞參數(shù)的個(gè)數(shù)。

　　內(nèi)部封裝要充分利用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于已驗(yàn)證的基本類(lèi)可進(jìn)行代碼重用，從而加快開(kāi)發(fā)進(jìn)程內(nèi)部封裝的基本類(lèi)要求具有完整的功能和獨(dú)立性為了方便調(diào)試，對(duì)內(nèi)部封裝的類(lèi)*好經(jīng)測(cè)試合格，再添加到構(gòu)件中；為了保證構(gòu)件在不同語(yǔ)言環(huán)境中運(yùn)行的可靠性，應(yīng)盡量在不同的語(yǔ)言環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試25基于構(gòu)件技術(shù)的軟件型數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程采用構(gòu)件技術(shù)開(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，軟件分為系統(tǒng)、軟件構(gòu)件、膠水代碼3個(gè)層次。系統(tǒng)是滿(mǎn)足某一類(lèi)機(jī)床數(shù)控加工要求的數(shù)控應(yīng)用程序軟件構(gòu)件如上面所定義，它內(nèi)部有許多基本類(lèi)組成，每一基本類(lèi)完成某一項(xiàng)功能膠水代碼即連接多個(gè)數(shù)控構(gòu)件的程序或模塊，甚至是幾行代碼，而且程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以是支持COM協(xié)議的任何一種。針對(duì)構(gòu)件技術(shù)的特點(diǎn)和上述軟件層次的劃分，可將軟件型數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程（見(jiàn)）針對(duì)用戶(hù)需求，并在遵循數(shù)控系統(tǒng)一般性要求和考慮其它技術(shù)要求或限制的基礎(chǔ)上，提出數(shù)控系統(tǒng)解決方案如在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，確定有那些功能模塊，分析這些模塊的通用性及針對(duì)具體數(shù)控系統(tǒng)要求而具有的特殊性，然后確定需要那些數(shù)控軟構(gòu)件，并列寫(xiě)構(gòu)件清單，清單要反映各構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù)流向、消息環(huán)實(shí)時(shí)性、協(xié)同性等網(wǎng)狀聯(lián)系。

　　訪(fǎng)問(wèn)數(shù)控軟件構(gòu)件庫(kù)，查找是否有類(lèi)似構(gòu)件，如果有類(lèi)似的構(gòu)件庫(kù)存，則通過(guò)上述的重用性分析方法加以分析。對(duì)于可完全重用的構(gòu)件可不再開(kāi)發(fā)，而重用性差的構(gòu)件可以考慮重新開(kāi)發(fā)大多數(shù)構(gòu)件具有較強(qiáng)的重用性，只需要進(jìn)行升級(jí)或少許的修改。

　　件的開(kāi)發(fā)或修改。對(duì)于一個(gè)全新數(shù)控軟件構(gòu)件的研制的步驟見(jiàn)至于構(gòu)件的修改則依據(jù)通用性分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作單，將所需構(gòu)件采用一些“膠水代碼”進(jìn)行無(wú)縫集成，從而組裝成一個(gè)完整的數(shù)控系統(tǒng)但這種連接不可能一蹴而就，較安全的集成方法是先局部組裝，再系統(tǒng)集成（5）系統(tǒng)集成后要試運(yùn)行，并將運(yùn)行的反饋結(jié)果同技術(shù)要求進(jìn)行比較，得出系統(tǒng)評(píng)價(jià)如果未達(dá)到預(yù)定要求，則返回系統(tǒng)分析步驟以分析不足之處，并進(jìn)行修改，直到滿(mǎn)足技術(shù)要求為止從用戶(hù)的角度來(lái)看，數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程較以往有很大的不同。以往只能從數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商購(gòu)買(mǎi)整套數(shù)控系統(tǒng)，由于受數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件的限制，數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)困難，并且同其它CADCAM軟件的集成也出現(xiàn)問(wèn)題現(xiàn)在，用戶(hù)完全可以集成出符合自己要求的數(shù)控系統(tǒng)/獲得編譯結(jié)果信息輸出方法函數(shù)雖然較多，但接口統(tǒng)一、規(guī)范，方便與下接構(gòu)件相連屬性設(shè)置首先提出自己的技術(shù)要求，然后進(jìn)行系統(tǒng)分析，列出所要求的數(shù)控軟件構(gòu)件，并同構(gòu)件開(kāi)發(fā)商進(jìn)行溝通，需求信息可以反饋到開(kāi)發(fā)商，有助于開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)出符合市場(chǎng)要求的數(shù)控軟件構(gòu)件，而用戶(hù)也知道有那些數(shù)控軟構(gòu)件可以購(gòu)買(mǎi)。如果用戶(hù)想對(duì)一些構(gòu)件進(jìn)行自主開(kāi)發(fā)，則可以遵循同開(kāi)放商一樣的開(kāi)發(fā)流程然后，用戶(hù)可將自主開(kāi)發(fā)的和購(gòu)買(mǎi)的構(gòu)件采用類(lèi)似的組裝方法加以組裝，并進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)等其它操作（見(jiàn)）由上述過(guò)程可I構(gòu)件開(kāi)發(fā)I~丨系統(tǒng)評(píng)價(jià)丨購(gòu)買(mǎi)數(shù)控構(gòu)件開(kāi)發(fā)商晷用戶(hù)開(kāi)發(fā)基于軟件構(gòu)件的數(shù)控系統(tǒng)流程知，基于構(gòu)件技術(shù)的軟件型數(shù)控系統(tǒng)具有較好的開(kāi)放性。

　　以數(shù)控編譯構(gòu)件的開(kāi)發(fā)為實(shí)1例輸入方法函數(shù)輸出方法函數(shù)/放大比例系數(shù)BooleanmLineTail；/代碼結(jié)束方式內(nèi)部封裝/存放所有行數(shù)控代碼GValue；/存放所有行的G代碼/存放編譯結(jié)果信息CStringArraymMValue；//存放所有行的M代碼/傲控程序代碼行數(shù)BOOLmCompileSuccess；/只要有一處錯(cuò)誤則為//呆存各行上述的數(shù)控編譯構(gòu)件設(shè)計(jì)、調(diào)試完成后，按照數(shù)控軟構(gòu)件的描述規(guī)范，將其加以描述，同時(shí)把相關(guān)信息添加到數(shù)控軟構(gòu)件庫(kù)中，以備訪(fǎng)問(wèn)和重用性分析786.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的冗余度機(jī)器人動(dòng)態(tài)*優(yōu)化控制一一馬光蔡鶴皋文章編號(hào)：1004-13X（2001）07-0787-03基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的冗余度機(jī)器人動(dòng)態(tài)*優(yōu)化控制馬光蔡鶴皋有一定的局限性，研究中采用了全局優(yōu)化方法。基于全局優(yōu)化的思想，提出了一種冗余度機(jī)器人的動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制算法。由于控制算法在數(shù)值求解時(shí)的困難性，在算法中應(yīng)用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用其來(lái)逼近復(fù)雜的非線(xiàn)性函數(shù)，使問(wèn)題求解得以簡(jiǎn)化通過(guò)仿真驗(yàn)證，此控制算法能夠獲得良好的動(dòng)態(tài)性能，運(yùn)算速度快，具有工程應(yīng)用的可行i性冗余度機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制一直是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題對(duì)于機(jī)器人控制系統(tǒng)，*優(yōu)控制問(wèn)題則絕大多數(shù)為*優(yōu)路徑規(guī)劃問(wèn)題（OPPP）冗余度機(jī)器人的優(yōu)化有局部?jī)?yōu)化和全局優(yōu)化兩種，從完整的軌跡跟蹤來(lái)看，局部?jī)?yōu)化的方案在全局上并非一定*優(yōu)，有的引起一系列嚴(yán)重的問(wèn)題甚至導(dǎo)致后續(xù)優(yōu)化失敗因此，對(duì)全局優(yōu)化進(jìn)行研究就具有重要意義，特別是在重復(fù)性工作的場(chǎng)合更具實(shí)際意義在全局優(yōu)化的方法中，多數(shù)是基于關(guān)節(jié)角及關(guān)節(jié)角速度為狀態(tài)變量的控制方程，求優(yōu)化控制序列使積分型性能指標(biāo)達(dá)到極值由于狀態(tài)和協(xié)狀態(tài)向量是*優(yōu)解中的一對(duì)孿生的連體向量，因此，兩點(diǎn)邊界值問(wèn)題（TPBVP）在數(shù)值求解中具有相當(dāng)?shù)睦щyOika提出初值調(diào)節(jié)法，需對(duì)n基金項(xiàng)目：國(guó)家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目（863-51220-07）