數控系統的開放性和可靠性是目前計算機數控系統（CNC）研究的焦點與熱點解決開放問題的措施主要集中于體系結構的開放性研究而可靠性問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，作為系統核心的軟件部分，其可靠性同樣值得重視，在微電子技術、大規模超大規模集成電路和大規模生產飛速發展的今天，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域，出現了軟件復用技術（又稱軟件重用技術），該技術除能較好地提高系統的可靠性外，在提高生產效率減少重復勞動、降低能耗方面也都具有非常重要的意義它通常可分為產品復用和過程復用兩條途徑基于構件的復用是產品復用的主要形式，也是當前復用研究的焦點。同時，在分布對象研究領域，軟件構件技術也是一個重要內容當前軟件構件技術被視為實現成功復用的關鍵因素之一。軟件復用技術的廣泛應用將促進軟件產業的變革，其重組分工，軟件構件生產必將成為獨立的行業而存在將軟件復用技術應用于數控系統的研究還比較少見目前國內在該方面開展研究的還只有為數不多的幾個單位，如華中科技大學、浙江大學等>4浙江大學提出了基于軟件構件技術的可重構虛擬數控系統的思路，并開發出系統原型華中科技大學提出了可重用的數控軟件芯片的開發思想，并成功研制出軟件芯片這種開發思想認基金項目：浙江省自然科學基金資助項目（599026）；浙江省科技計劃重點項目（001101061-為，“具有標準化接口的基本類稱為軟件芯片”

　　并把面向對象的CNC軟件模塊化描述和實現分為系統、控制單元、基本類3個層次這種開發思想充分利用了面向對象語言的一些特性，如容易表示可面向對象設計、可繼承和派生等，從而滿足軟件重用的要求，且使數控芯片易于擴充和修改，因此，軟件具有一定的開放性。

　　基于構件技術的開發方法正在對傳統的軟件開發方法產生了革命性的影響，利用產品化的軟件構件來集成系統軟件，可以很好地發揮面向對象語言的優勢，同時還可以彌補面向對象語言的一些不足1構件技術與開放式數控系統11構件的概念構件是一種能夠提供某種功能的自包含軟件模塊，它封裝了一定的數據和方法，并提供特定接口開發人員可利用特定接口來使用構件，并使其與其它構件通訊，以此構造應用程序構件與類比較，一個顯著不同點是構件封裝了相關的類，而類封裝了相關的數據和實現函數。

　　12構件的特點構件具有很強的封裝性構件可以將其功能細化為許多子功能，每個子功能對應一個對象，對象由數據描述和功能實現組成，構件對外只提供一系列接口，用戶只需要了解構件的整體功能和其接口用法即可，而不需了解構件內部的詳細封裝情況。

　　構件獨立于編程語言構件開發可采用可視化編程語目，如VisualC++、VisualBasic +BuilderDelphi等。而用戶使用的構件集成系統所采用的語言可以和構件開發使用的語言不同，因為構件開發和使用只要遵循相同的接口協議，不同語言間就可以協同工作構件可以跨網絡運行構件可以部署在不同的計算機上，通過某種網絡協議實現通訊，從而構建基于網絡環境的分布式應用程序構件升級容易只要保證構件對外的接口不變，開發者可以單獨升級構件功能，而不影響其它構件和整個應用程序的運行。用戶也可以通過繼承和派生來升級構件的功能，從而使構件具有很強的開放性可充分利用面向對象語言的功能支持具體針對一個構件內部的實現，完全可以發揮面向對象語言的數據抽象、功能抽象繼承派生多態性等特性，從而使構件本身的開發具有很強的重用性。

　　1.3開放式數控系統的概念IEEE關于開放式系統的定義是，能夠在多種平臺上運行，可以和其它系統互操作，并能給用戶提供一種統一風格的交互方式根據這一定義，開放式數控系統應具有以下基本特征：可互操作性通過提供標準化接口、通信和交互機制，使不同功能模塊能以標準的應用程序接口運行于系統平臺之上，并獲得平等的相互操作能力，協調工作可移植性系統的功能軟件與設備無關，即應用統一的數據格式、交互模型、控制機理，使構成系統的各功能模塊可來源于不同的開發商，并且通過一致的設備接口，使各功能模塊能運行于不同供應商提供的硬件平臺之上檔次皆宜性CNC系統的功能規模可以靈活設置，方便修改，既可以增加硬件或軟件構成功能更強的系統，也可以裁減其功能以適應低端應用。

　　可互補性指構成系統的各硬件模塊、功能軟件的選用不受單一供應商的控制，可根據其功能可靠性及性能要求相互替換，而不影響系統整體的協調運行。

　　將以上特征與構件技術的特點進行比較，可以發現兩者有很多相似之處2基于軟件構件的數控系統開發2.1數控軟件構件的定義基于構件技術的數控軟件構件是指能夠完成數控系統某個模塊功能的ActiveX部偉它提供對象時遵循COM協議，外部具有統一、開放的接口，內部封裝了功能實現的細節通過ActiveX技術，程序員或用戶能夠把這些可復用的軟件部件組裝到應用程序或者服務程序中。

　　22數控軟件構件的描述通過可以較清楚地理解數控軟件構件的概念與功能數控軟件構件可以理解為是多個軟件芯片集成后的功能強大的構件（類似于硬件組件），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、信息反饋狀態設置和控制、狀態獲取以及觸發開關等基本接口，而其內部則封裝了具體細節，對于用戶來說是一個黑箱，用戶只需通過接口來使用它。地址引腳對應于軟件構件在計算機中的**標識，輸入媛出接口對應于輸入媛出方法函數。如果將輸入方法函數的返回值設定為整型、或布爾型變量，就可以作為輸入方法函數的信息反饋黑箱封裝的是描述對象的一些抽象類，每個類有一組相關的抽象數據和問題實現組成，不同的類之間可以通訊，從而可以完成一個復雜的模塊功能用戶通過接口方法屬性函數和消息獲得軟件構件提供的功能，而且可以跨網絡運行，不受某一開發語言的限制，具有很好的移植性。

　　為了規范數控軟件構件的開發，結合微軟的MIDL語言及BNF巴科斯范式可將數控軟件構件描述如下：別〉，〈關聯性〉，〈功能描述〉，（存放路徑），〈研制情況〉，〈構件接口〉，〈內部封裝〉，〈運行環境〉，（相關算法），（可擴充信息））；（描述文檔））；〈研制情況〉：=（（研制單位），（研制者），（開發工具），（版本號），（開發時間））；〈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件名、關聯性、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數控軟件構件重用性分析基于上述規范化的數控軟件構件描述，可對一個存入數控軟件構件庫的構件進行重用性分析。具體方法是，按照描述建立數據庫表，每一個數控軟件構件在研制成功后，填寫此表，將表（可按照關鍵字、多面分類、超文本組織等方法加以構建）的信息注冊到數控構件庫管理系統中。以后需使用時，可依靠軟件庫管理系統完備的搜索功能（如關鍵字檢索多面檢索、超文本檢索等）對庫存的構件進行訪問通過查找主要描述信息得出相關匹配或相似統計結果，如果統計結果表明完全匹配或功能相似，則可進一步查找其他輔助描述信息，同樣得到相關匹配或相似統計結果結合統計結果，便可確定構件的重用性。

　　2.4數控軟件構件的開發原則通過多個接口實現多態性，提供增量式或漸進式開發的方法，在發生改動時不必重新編譯系統中的所有構件。由密切相關的函數組成的接口方式定義功能，就可只實現構件所需的功能，需要時再通過附加的接口來擴展其它功能構件的新版本在添加新接口或增強接口時，可以繼續提供原有的接口，簡化了保持兼容的問題如果必要，客戶端應用程序的后續版本就可以使用它可以通過多個構件集成一個更強大的構件，但是為了保證性能穩定性、運行安全性可重用性以及降低單個構件測試的復雜度，應該減少構件之間的相互依賴接口定義應該規范、統一、簡單，要減少接口函數的個數和傳遞參數的個數。

　　內部封裝要充分利用面向對象語言的優點，對于已驗證的基本類可進行代碼重用，從而加快開發進程內部封裝的基本類要求具有完整的功能和獨立性為了方便調試，對內部封裝的類*好經測試合格，再添加到構件中；為了保證構件在不同語言環境中運行的可靠性，應盡量在不同的語言環境中進行測試25基于構件技術的軟件型數控系統開發流程采用構件技術開發數控系統時，軟件分為系統、軟件構件、膠水代碼3個層次。系統是滿足某一類機床數控加工要求的數控應用程序軟件構件如上面所定義，它內部有許多基本類組成，每一基本類完成某一項功能膠水代碼即連接多個數控構件的程序或模塊，甚至是幾行代碼，而且程序設計語言可以是支持COM協議的任何一種。針對構件技術的特點和上述軟件層次的劃分，可將軟件型數控系統的開發流程（見）針對用戶需求，并在遵循數控系統一般性要求和考慮其它技術要求或限制的基礎上，提出數控系統解決方案如在系統分析的基礎上，確定有那些功能模塊，分析這些模塊的通用性及針對具體數控系統要求而具有的特殊性，然后確定需要那些數控軟構件，并列寫構件清單，清單要反映各構件之間的關聯性數據流向、消息環實時性、協同性等網狀聯系。

　　訪問數控軟件構件庫，查找是否有類似構件，如果有類似的構件庫存，則通過上述的重用性分析方法加以分析。對于可完全重用的構件可不再開發，而重用性差的構件可以考慮重新開發大多數構件具有較強的重用性，只需要進行升級或少許的修改。

　　件的開發或修改。對于一個全新數控軟件構件的研制的步驟見至于構件的修改則依據通用性分析結果進行相應的操作單，將所需構件采用一些“膠水代碼”進行無縫集成，從而組裝成一個完整的數控系統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，再系統集成（5）系統集成后要試運行，并將運行的反饋結果同技術要求進行比較，得出系統評價如果未達到預定要求，則返回系統分析步驟以分析不足之處，并進行修改，直到滿足技術要求為止從用戶的角度來看，數控系統的構建過程較以往有很大的不同。以往只能從數控系統開發商購買整套數控系統，由于受數控系統硬件和軟件的限制，數控系統的升級困難，并且同其它CADCAM軟件的集成也出現問題現在，用戶完全可以集成出符合自己要求的數控系統/獲得編譯結果信息輸出方法函數雖然較多，但接口統一、規范，方便與下接構件相連屬性設置首先提出自己的技術要求，然后進行系統分析，列出所要求的數控軟件構件，并同構件開發商進行溝通，需求信息可以反饋到開發商，有助于開發商開發出符合市場要求的數控軟件構件，而用戶也知道有那些數控軟構件可以購買。如果用戶想對一些構件進行自主開發，則可以遵循同開放商一樣的開發流程然后，用戶可將自主開發的和購買的構件采用類似的組裝方法加以組裝，并進行系統評價等其它操作（見）由上述過程可I構件開發I~丨系統評價丨購買數控構件開發商晷用戶開發基于軟件構件的數控系統流程知，基于構件技術的軟件型數控系統具有較好的開放性。

　　以數控編譯構件的開發為實1例輸入方法函數輸出方法函數/放大比例系數BooleanmLineTail；/代碼結束方式內部封裝/存放所有行數控代碼GValue；/存放所有行的G代碼/存放編譯結果信息CStringArraymMValue；//存放所有行的M代碼/傲控程序代碼行數BOOLmCompileSuccess；/只要有一處錯誤則為//呆存各行上述的數控編譯構件設計、調試完成后，按照數控軟構件的描述規范，將其加以描述，同時把相關信息添加到數控軟構件庫中，以備訪問和重用性分析786.基于神經網絡的冗余度機器人動態*優化控制一一馬光蔡鶴皋文章編號：1004-13X（2001）07-0787-03基于神經網絡的冗余度機器人動態*優化控制馬光蔡鶴皋有一定的局限性，研究中采用了全局優化方法。基于全局優化的思想，提出了一種冗余度機器人的動態優化控制算法。由于控制算法在數值求解時的困難性，在算法中應用了神經網絡，用其來逼近復雜的非線性函數，使問題求解得以簡化通過仿真驗證，此控制算法能夠獲得良好的動態性能，運算速度快，具有工程應用的可行i性冗余度機器人的運動控制一直是研究的熱點問題對于機器人控制系統，*優控制問題則絕大多數為*優路徑規劃問題（OPPP）冗余度機器人的優化有局部優化和全局優化兩種，從完整的軌跡跟蹤來看，局部優化的方案在全局上并非一定*優，有的引起一系列嚴重的問題甚至導致后續優化失敗因此，對全局優化進行研究就具有重要意義，特別是在重復性工作的場合更具實際意義在全局優化的方法中，多數是基于關節角及關節角速度為狀態變量的控制方程，求優化控制序列使積分型性能指標達到極值由于狀態和協狀態向量是*優解中的一對孿生的連體向量，因此，兩點邊界值問題（TPBVP）在數值求解中具有相當的困難Oika提出初值調節法，需對n基金項目：國家863高技術研究發展計劃資助項目（863-51220-07）