Pro/ENGINEER概述
Ptc公司1985年于波士顿成立，是全CAID/CAD/CAE/CAM领域最具代表性的著名软件公司，是世界第一大CAD/CAE/CAM软件公司。
?Pro/ENGINEER软件的创始人是美国PTC公司的吉斯博格先生，他是资深的CAD软件设计专家，参与了多项CAD软件开发工作
后，提出了基于特征的参数化实体造型设计思想，并亲自应用
于Pro/ENGINEER软件的开发中。
?该软件1988年首次面世，即引起了轰动，1989年正式作为商务软件进入了流通领域。成为是世界上最成功的CAD/CAE/CAM
软件之一。
Pro/ENGINEER 作为一种全参数化的计算机辅助设计系统，与其他计算机辅助设计系统相比拥有许多独特的特点，充分了解这些特点后能够正确理解其设计理念，使产品的设计不仅能够满足要求，而且具有很强的弹性和灵活性，下面简要介绍其中主要的5个特点：
1．三维实体造型
Pro/ENGINEER是一个实体建模器，允许在三维环境中，通过各种造型手段达到设计目的，能够将用户的设计思想以最逼真的模型表现出来，用户能够更直接地了解设计的真实性，避免了设计中的点线、面构成几何的不足。
2．以特征造型为基础
Pro/ENGINEER是一个基于特征的实体建模工具，系统认为特征是组成模型的基本单元，实体模型是通过多个特征的创建完成设计，也就是说实体模型是特征的叠加。
3．参数化
Pro/ENGINEER是一个全参数化的系统，几何形状和大小都由尺寸参数控制，在产品设计过程中使用的所有尺寸参数与物力参数都存放于单一的数据库中，可随时修改这些尺寸参数并对设计对象进行分析，计算出模型的体积、面积、质量、惯性矩等；特征之间存在着相依的关系，即所谓的“父-子”关系，使得某一特征的修改，同时会牵动其他特征的变更；可以运用强大的数学运算方式，建立各特征之间的数学关系，使得计算机能自动计算出模型应有的形状和固定位置。
4．相关性
Pro/ENGINEER创建的三维零件模型以及由此产生的二维工程图、装配部件、模具、仿真加工等，他们之间双向关联，采用单一的数据管理，既可以减少数据的存储量以节约磁盘空间，又可以在任何环节对模型进行修改，同时与模型相关的对象也会自动修改，保证了设计数据的统一性和准确性，也避免了因反复修改而花费大量的时间。
5．系列化
Pro/ENGINEER能够依据创建的原始模型，通过家族表改变模型组成对象的数量或尺寸参数，建立系列化的模型，这也是建立国家标准件
库的重要手段之一。
三. Pro/ENGINEER Wildfire的特点
用户在使用Pro/ENGINEER2001及以前的版本时，一般很难适应它的多级菜单操作方式。创建一个简单的特征，往往需要选择很多层次的菜单命令才能完成，降低了学习的热情和效率。为了弥补这方面的不足， PTC公司在认真听取了全球各行业的客户的意见，于2003年正式推出了Pro/ENGINEER Wildfire这个突破性版本，其优点主要可归结为以下几点：
1．用户界面友好，易于学习和使用
相比以前的版本Pro/ENGINEER Wildfire拥有全新的用户界面，更具人性化，其基本操作完全体现出Windows系统的风格，操作更加容易，使得广大Windows用户不需花太多的时间学习，既
能将软件轻松掌握。
2．特征的设计模式由串行改进为并行，使得设计流程更加灵活，速度更快。
例如进行实体切减材料拉伸特征的设计时，以前的版本需要从菜单中选择[特征]-[创建]-[实体]-[切减材料]-[拉伸]-[实体]-[完成]命令，系统才能进入拉伸模式；而Pro/ENGINEER Wildfire的并行式设计模式操作十分简单，只需要单击工作栏中的拉伸特征的图标即可进入拉伸模式。
3．特征的修改更加简单、灵活。
以前的版本在对特征的尺寸参数进行修改时，需要从菜单中选择[修改]，再单击需要修改的尺寸参数，然后输入新的尺寸参数值，最后从菜单中选择[再生]命令，才能完成特征尺寸参数的修改。而Pro/ENGINEER Wildfire修改特征尺寸参数的操作非常简单，只需要双击需要修改的尺寸的特征，输入新的数值，回车即可以完成尺寸参数的修改。
4．控制模型视图更加简便。
以前的版本中，需要使用键盘与鼠标各键配合完成改变模型视图显示的功能。而Pro/ENGINEER Wildfire中，基本上只需要鼠标的滚轮式中键就可以完成模型的缩放、旋转及平移。
四. Pro/ENGINEER的基本功能
五. Pro/ENGINEER的CAD模块
1. Pro/ENGINEER的草绘
二维截面的草绘，是形成三维模型的基础和源泉。
2. Pro/ENGINEER的零件设计
在零件设计部分主要包括零件模板文件的建立与使用，常用特征的创建方法，零件设计的基本过程。
3. Pro/ENGINEER的工程图设计
工程图是广大技术人员进行产品设计的最终技术文件，特别是我国用户，必须制作视图清晰、符合国家标准的工程图，才能交付承制单位进行加工，最终完成产品的研发任务。这一部分主要介绍工程图文件的创建、图纸设计、视图显示以及细化处理等等。
六. Pro/ENGINEER的CAM模块
?能够制造准确的机器设计产品，并说明其生产与装配流程。直接对实体模型进行加工，增加了准确性而减少了重复工作。直
接集成了NC程式编制、加工设计、流程计划、检查与设计模型。?用此功能模块有：
1. Pro/CASTING——铸造模具优化设计
2. Pro/MFG——数控加工模块
3. Pro/MOLDESIGN——注塑模具设计
4. Pro/NCCHECKNC——操作的仿真
5. Pro/NCPOST——任意型号的CNC设备的NC后处理
6. Pro/SHEETMETAL——钣金设计制造工具
七. Pro/ENGINEER的CAE模块
?可以使工程人员评估、了解并尽早改善他们设计的功能表现，以缩短推出市场时间并减少开发费用。与其他Pro/ENGINEER
解决方案配合，以使外形、配合性以及功能等从一开始就能正确地发展.
?用此功能模块有：
1. Pro/FEMPOST—有限元分析
2. Pro/MECHANICACUSTOMLOADS——载荷处理
3. Pro/MECHANICAMOTION——装配体运动分析
4. Pro/MECHANICASTRUCTURE——灵敏度优化分析
5. Pro/MECHANICATHERMAL——热分析
6. Pro/MECHANICATIREMODEL——驾驶路面响应分析
7. Pro/MECHANICAVIBRATION——振动模
8. Pro/MECHANICAMESH——有限元网格划分态分析
八. Pro/ENGINEER的CAID模块
?容许客户透过草图、建模以及着色来轻松快速地建立概念模型。
方案可以让其他部门在他们自己的流程中运用已认可的概念模
型，尽早进行装配研究、设计及制造。
?用此功能模块有：
1. Pro/3DPAINT——画板和三维模型绘制方案
2. Pro/ANIMATE——快速动画模拟
3. Pro/DESIGNER——快速模型概念设计
4. Pro/NETWORKANIMAOR——网络动画渲染
5. Pro/PERSPECTASKETCH——草图照片快速生成三维
6. Pro/PHOTORENDER——创建逼真图象
以下对越野车的建模过程
1.草绘汽车侧向轮廓。
2.点击确定按钮，草绘汽车正向轮廓。
3．交截得到的黄色轮廓
4．曲面边界延伸
5.曲线投影
6．曲线修剪选取平面、曲线链或曲面以用作修剪对象
7．镜像修剪后的曲线8．草绘汽车侧轮廓
第二章：低级建模的基础 2.1顺序操作和并行操作 顺序操作和并行操作，是新手们很容易混乱的一个重点。但是为了将低级建模发挥到极限，这一点必须好好的理解。Verilog HDL语言，虽然不同与其他高级语言的优秀结构性，但是作为硬件描述语言的它，最大的优势是并行操作。 顺序操作有如“步骤”概念，如果上一个行为没有完成，下一个行为就没有执行的意义。而并行操作最为不同的是，两个行为都是独立执行，互不影响。那么，我们从一个典型的实验“流水灯实验”，在具体上来理解它们的不同之处。 下图是两种以不同操作方式建立的“流水灯实验”。 1)点亮第一个LED，延迟一段时间。 2)点亮第二个LED，延迟一段时间。 3)点亮第三个LED，延迟一段时间。 4)点亮第四个LED，延迟一段时间。 5)重复第一个步骤。 从上面看来，我们明白“流水灯效果的产生”主要是以“顺序的方式”执行5个步骤。这可能是人类自然的思维方式吧，人类真的是奇怪的动物，虽然人类的大脑是并行操作的，但是人类的思维方式比较偏向“顺序操作”。为什么呢？ 如果引用现实中的实例，如果四个LED失去了“指挥者”，那么它们就罢工了！因为它们失去“执行发号”的第二方，这样的情况就如同上面内容如果没有了“1”，“2”，“3”,“4”，“5”的数目字，那么你又如何看懂“流水灯如何产生呢？” 换一句话说，“顺序操作”的代表往往都有一个“指挥者”或者名为“控制器”东西的存在，执行着“工作的次序（步骤）”。 我相信很多学习FPGA的朋友都有学过单片机。学习单片机的时候，可能是C语言或者汇编语言的关系，所以很多朋友在不知不觉中的情况习惯了“顺序操作”这样的概念。新手们常常忽略了，FPGA有存在着“顺序操作”和“并行操作”的概念。如果打从一开始就忽略了它们，往后的日子很难避免遇见瓶颈。 那么换成是“并行操作”的流水灯是如何的呢？结果我们从实验中理解...
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？ 过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。 一、连续生产过程的自动控制 连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。 二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。 三、被控过程是多种多样的、非电量的 现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。 四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。
图书管理系统UML建模： 1.1、确定系统涉及的总体信息 （1）读者： ?借书 ?还书 ?书籍预定 （2）图书馆管理员： ?书籍借出处理 ?书籍归还处理 ?预定信息处理 （3）系统管理员： ?增加书目 ?删除或更新书目 ?增加书籍 ?减少书籍 ?增加读者帐户信息 ?删除或更新读者帐户信息 ?书籍信息查询 ?读者信息查询 1.2．确定系统的参与者 （1）分析系统所涉及的问题领域和系统运行的主要任务：?分析使用该系统主要功能部分的是哪些人 ?谁将需要该系统的支持以完成其工作 ?系统的管理者与维护者 （2）图书馆管理系统的参与者： ?读者（借阅者） ?图书馆管理员 ?图书馆管理系统维护者 1.3．确定系统的用例 1.3.1借阅者请求服务的用例 （1）查询借阅者信息 （2）查询书籍信息 （3）增加书目 （4）删除或更新书目 （5）增加书籍 （6）删除书籍 （7）添加借阅者帐户
（8）删除或更新借阅者帐户 1.3.2 图书馆管理员处理借书、还书等的用例 （1）处理书籍借阅 （2）处理书籍归还 （3）删除预定信息 1.3.3系统管理员进行系统维护的用例 （1）查询借阅者信息 （2）查询书籍信息 （3）增加书目 （4）删除或更新书目 （5）增加书籍 （6）删除书籍 （7）添加借阅者帐户 （8）删除或更新借阅者帐户 1.4．使用Rational Rose绘制用例图的步骤（具体详见教材P83-92） 1.创建用例图 2.用例图工具栏按钮简介 3.工具栏的定制 4.添加参与者与用例 5.添加参与者与用例之间的关系 6.添加用例之间的关系 1.5.图书馆管理系统的用例图 1.5.1借阅者请求服务的用例图
【习题】 一、单项选择 1、从供选择的答案中选出与下列有关软件需求分析叙述相对应的正确答案，将其编号填入到相应的括弧（）内。 开发软件时对提高软件开发人员工作效率至关重要的是( A ① )。软件工程中描述生存周期的瀑布模型一般包括计划、( B ① )、设计、编码、测试、维护等几个阶段，其中设计阶段在管理上又可以依次分成( C ③ )和( D ⑥ )两步。 供选择的答案： A．①程序开发环境②操作系统的资源管理功能③程序人员数量④计算机的并行处理能力 B．①需求分析②需求调查③可行性分析④问题定义 C、D．①方案设计②代码设计③概要设计④数据设计⑤运行设计⑥详细设计⑦故障处理设计⑧软件体系结构设计 2、软件开发费用只占软件生存期全部费用的_B___。 A. 1/2 B. 1/3 C. 1/4 D. 2/3 3、在软件开发过程中大约要花费__C__%的工作量进行测试和调试。 A. 20 B. 30 C. 40 D. 50 4、准确地解决“软件系统必须做什么”是__B__阶段的任务。 A. 可行性研究 B. 需求分析 C. 软件设计 D. 程序编码 5、软件生存期中时间最长的是_D__ 阶段。 A. 需求分析 B. 软件设计 C. 软件测试 D. 软件运行/维护 6、在软件生存期的模型中，_D__适合于大型软件的开发，它吸收了软件工程中“演化”的概念。 A .喷泉模型 B. 基于知识的模型 C. 瀑布模型 D. 螺旋模型 7、在软件生存期中，用户的参与主要在_A___。 A. 软件定义阶段、 B. 软件开发阶段、 C. 软件维护阶段、 D. 整个软件生存期过程中 8、在软件开发过程中的每个阶段都要进行严格的__D___，以尽早发现在软件开发过程中产生的错误。 A. 检验 B. 验证 C. 度量 D. 评审 9、在软件开发和维护过程中需要变更需求时，为了保持软件各个配置成分的一致性，必须实施严格的__B___。 A. 产品检验 B. 产品控制 C. 产品标准化 D. 开发规范 10、实践表明，采用先进的开发技术可提高软件开发的生产率，还可提高软件的__D__ 。 A. 可靠性 B. 可使用性 C. 安全性 D. 可维护性 11、为了提高软件开发过程的___A_，有效地进行管理，应当根据软件开发项目的总目标及完成期限，规定开发组织的责任和产品标准。 A. 可见性 B. 生产率 C. 安全性 D. 有效性 12、随着开发小组人数的___A__，因交流开发进展情况和讨论遇到的问题而造成的通信开销也急剧增加。 A. 增加 B. 降低 C. 稳定 D. 不稳定 13、为保证软件开发的过程能够跟上技术的进步，必须不断地灵活地改进软件工程__C__。 A. 原则 B. 工具 C. 过程 D. 方法 二、填空题 10、瀑布模型是将各个活动规定为依（软件生存期）连接的若干阶段的模型。它规定了各阶段的活动由前至后，相互衔接的固定次序，如同瀑布流水，逐级下落。 11、螺旋模型将开发过程分为几个螺旋周期。在每个螺旋周期内分为四个工作步骤：（制定计划）、（风险分析）、开发实施、（用户评估）。 12、喷泉模型是一种以（用户要求）为动力，以（对象）为驱动的模型。它使开发过程具有迭代性和无间隙性，适用于（面向对象）开发方法。
数学建模的基本步骤 一、数学建模题目 1）以社会，经济，管理，环境，自然现象等现代科学中出现的新问题为背景，一般都有一个比较确切的现实问题。 2）给出若干假设条件： 1. 只有过程、规则等定性假设； 2. 给出若干实测或统计数据； 3. 给出若干参数或图形等。 根据问题要求给出问题的优化解决方案或预测结果等。根据问题要求题目一般可分为优化问题、统计问题或者二者结合的统计优化问题，优化问题一般需要对问题进行优化求解找出最优或近似最优方案，统计问题一般具有大量的数据需要处理，寻找一个好的处理方法非常重要。 二、建模思路方法 1、机理分析根据问题的要求、限制条件、规则假设建立规划模型，寻找合适的寻优算法进行求解或利用比例分析、代数方法、微分方程等分析方法从基本物理规律以及给出的资料数据来推导出变量之间函数关系。 2、数据分析法对大量的观测数据进行统计分析，寻求规律建立数学模型，采用的分析方法一般有： 1）. 回归分析法(数理统计方法)-用于对函数f（x）的一组观测值（xi,fi）i=1,2,…,n，确定函数的表达式。 2）. 时序分析法--处理的是动态的时间序列相关数据，又称为过程统计方法。 3）、多元统计分析（聚类分析、判别分析、因子分析、主成分分析、生存数据分析）。 3、计算机仿真（又称统计估计方法）：根据实际问题的要求由计算机产生随机变量对动态行为进行比较逼真的模仿，观察在某种规则限制下的仿真结果（如蒙特卡罗模拟）。 三、模型求解： 模型建好了，模型的求解也是一个重要的方面，一个好的求解算法与一个合
适的求解软件的选择至关重要，常用求解软件有matlab，mathematica，lingo，lindo，spss，sas等数学软件以及c/c++等编程工具。 Lingo、lindo一般用于优化问题的求解，spss，sas一般用于统计问题的求解，matlab，mathematica功能较为综合，分别擅长数值运算与符号运算。 常用算法有：数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法,通常使用spss、sas、Matlab作为工具. 线性规划、整数规划、多元规划、二次规划、动态规划等通常使用Lindo、Lingo,Matlab软件。 图论算法,、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法, 模拟退火法、神经网络、遗传算法。 四、自学能力和查找资料文献的能力： 建模过程中资料的查找也具有相当重要的作用，在现行方案不令人满意或难以进展时，一个合适的资料往往会令人豁然开朗。常用文献资料查找中文网站：CNKI、VIP、万方。 五、论文结构： 0、摘要 1、问题的重述，背景分析 2、问题的分析 3、模型的假设，符号说明 4、模型的建立（局部问题分析，公式推导，基本模型，最终模型等） 5、模型的求解 6、模型检验:模型的结果分析与检验，误差分析 7、模型评价:优缺点，模型的推广与改进 8、参考文献 9、附录 六、需要重视的问题 数学建模的所有工作最终都要通过论文来体现，因此论文的写法至关重要：
数据处理与建模流程： 1数据处理 1.1 替换缺失值： 数据完整没有缺失值的情况基本不存在，我们的数据中，0点-5点的航班为0的情况很多，所以数据缺失比较严重。时间序列分析要求时间周期完整，如果将缺失的数据只简单地用其他所有数据的缺失值填充，误差较大。经过反复尝试，发现用临近两点均值填充，结果最为理想。 2 时间序列的预处理 2.1 时间序列平稳化 首先绘制替换缺失值之后的原始数据的自相关图与偏自相关图。如下图所示： 可以看到自相关图并没有收敛到置信区间之内，趋近0以后又增长，且所有值均在置信区间之外。故序列不平稳。 为了进行时间序列平稳化，首先进行差分，即前值减后值，消除前后数据的依赖性。再次制作自相关图，勾选一次差分。结果如图所示：
如图所示偏ACF图仍然所有值均在置信区间之外。序列仍不平稳。勾选季节性差分再次制作自相关图，后一个周期相同位置的值减去前一个周期相同位置的值称为季节性差分。 结果如图所示： 从图中可知ACF为截尾，PACF为拖尾。序列已稳定。 故将原始序列先进行差分，后进行季节性差分。 2.2 平稳序列的检验 为了考察单个序列是否的确已经转换为平稳的随机序列，制作自相关图（ACF）与偏相关图（PACF）。此次将延迟拉大，观察相关图是否具有周期性：
图中所示，ACF在1阶之后骤减，为截尾。进一步观察，发现其具有周期性，在q+Sq后仍然骤减。PACF拖尾。根据下图，符合MA(q),Seas.MA(Q)模型。 (ACF与PACF怎么看：第一列数为lag值，第二列为相关系数的估计值，第三列为标准误差，其余为Box-Ljung检验结果。如果相关系数是突然收敛到置信区间之内，95%的值在置信区间之内，为截尾。如果相关系数像一条常常的尾巴，95%的值在置信区间之外，为拖尾。故，自相关图为截尾，偏相关图为拖尾。符合MA模型） 3 指数平滑与ARIMA的比较 指数平滑： 用序列过去值的加权均数来预测将来的值，并给序列中近期的数据以较大的权重，远期的数据以较小的权重。理由是随着时间的流逝，过去值的影响逐渐减小。基本公式： Ft是t时刻的预测值，Y是t时刻的实际值。指数平滑沿袭了修正的思想，T+1时刻的
学生管理系统建模 步骤 （1）分析并得出系统的主要参与者与主要用况，并画出系统的用况图。为所有的用况撰写脚本，将脚本放于单独的word文档中，并将文档与相应的用况相连接。 1）确定系统的使用者 通过对上面问题陈述的分析，我们可以发现系统的使用者主要有Student和Professor，同时还需要Registrar来维护这个系统。此外，由于需要打印Student列表，故需要参与者Billing System；由于需要自动维护课程目录的改变，故需要参与者Course Catalog。因此应该在用况视图中添加如图5-15所示的参与者。 2）确定系统的用况 通过对上面问题陈述的分析，我们可以知道参与者Student主要要做view report cards和register for courses 两件工作，而参与者Professor主要要做Select Courses to Teach和Submit Grades两件工作。参与者Registrar 要维护信息，即要做Maintain Professor Information和Maintain Student Information两件工作，此外Registrar 还要控制注册何时结束，即要做Close Registration的工作。由于安全性的原因，要使用系统还需要首先做Login的工作。因此，应在用况视图中添加如图5-16所示用况。 3）用况图 通过上面的分析我们确定了系统中的参与者，用况以及它们之间的关系，根据这些关系，可以画出系统用况视图中的Main用况图，如图5-17所示：
（2）实现关键用例。做出相应的顺序图和协作图，对于每一个协作，说明其静态结构和动态结构。 为了说明协作的动态结构，我们可以画出其顺序图与协作图。对于Login协作而言，由于只有一个边界类LoginForm与系统的使用者交互，而任何系统的使用者都必须登陆，故可画出其顺序图和协作图，如图5-18和图5-19所示。
基于UML的图书馆管理系统建模设计 一、摘要 面向对象的软件工程，同传统的面向过程的软件工程相比，在需求的获取、系统分析、设计和实现方面都有着很大的区别。UML是OOA和OOD的常用工具。使用UML来构建软件的面向对象的软件工程的过程，就是一个对系统进行不断精化的建模的过程。这些模型包括用例模型、分析模型、设计模型，然后，我们需要使用具体的计算机语言来建立系统的实现模型。当然，在整个软件工程中，我们还需要建立系统的测试模型，以保证软件产品的质量。 使用面向对象的工具来构建系统，就应该使用面向对象的软件工程方法。然而，我们经常会发现，在实际的开发过程中，很多开发人员虽然能够理解UML的所有图形，却仍然不能得心应手的使用UML来构建整个项目，其很大的原因，是仍然在使用原有的软件工程方法，而不清楚如何使用UML来建立系统的这些模型，不清楚分析和设计的区别，以及他们之间的转化。 应用软件系统，就其本质来说，是使用计算机对现实世界进行的数字化模拟。应用软件的制造过程，按照UML的方法，就是建立这一系列模型的过程。关于这个图书馆系统，基本的需求比较简单，就是允许学生可以在图书馆借阅和归还图书，另外，也可以通过网络或者图书馆的终端来查阅和预订书。当然，图书馆管理员也可以对图书进行管理。为了简化系统，我们没有把图书馆中的人员作细分。 本文只是对使用UML的过程做一个探讨，着眼于使用UML进行建模的过程，说明各个层次的模型之间的区别和联系，展示系统演进的过程，而不会深入UML的细节方面。对于更加复杂的系统，其分析和设计的方法是相通的，可以举一反三。 二、图书馆管理系统可行性分析 随着政府机关与广大企事业单位内部网络的广泛建立，在通用信息平台上构筑高效实用的协同工作和自动化办公应用系统，满足信息高度共享和即时发布的需求，有效实现内部知识管理，已成为众多用户的共同需求。 图书管理系统，为政府机关与广大企事业单位自动化办公提供了一个较好的解决方案。在开发过程中，按照软件工程的步骤，从设计到开发采用了面向对象的思想和技术，采用了SQL SERVER 2000数据库，使得本系统可以方便的和其他子系统进行数据交换。同时，注意从软件的图形应用界面上优化软件质量，使得本系统具有很强的可操作性。 三、图书馆管理系统需求分析 3.1、系统目标设计 系统开发的总目标是实现内部图书借阅管理的系统化、规范化和自动化。 能够对图书进行注册登记，也就是将图书的基本信息（如：书的编号、书名、作者、价格等）预先存入数据库中，供以后检索。 能够对借阅人进行注册登记，包括记录借阅人的姓名、编号、班级、年龄、性别、地址、电话等信息。 提供方便的查询方法。如：以书名、作者、出版社、出版时间（确切的时间、时间段、某一时间之前、某一时间之后）等信息进行图书检索，并能反映出图书的借阅情况；以借阅人编号对借阅人信息进行检索；以出版社名称查询出版社联系方式信息。 提供对书籍进行的预先预订的功能。 提供旧书销毁功能，对于淘汰、损坏、丢失的书目可及时对数据库进行修改。
第二章过程建模本章学习要求 1. 掌握基本概念及常用模型的描述形式 2. 掌握建模步骤及设计方法 3. 了解实验建模的方法 4. 掌握由图表法求模型参数 5. 掌握由计算法求模型参数 过程控制系统的品质是由组成系统的各个环节的结构及其特性所决定的。过程的数学模型是设计过程控制系统，确定控制方案、分析控制方案、分析质量指标、整定调节器参数等等的重要依据。前馈控制、最优控制、多变量解耦控制等更需要有精确的过程数学模型，所以过程数学模型是过程控制系统设计分析和应用的重要资料。研究过程建模对于实现生产过程自动化具有十分重要的意义。 被控过程是指正在运行中的多种多样的被控制的生产工艺设备。例如各种加热炉、锅炉、热处理炉、精馏塔、化学反应器等等。 被控过程的数学模型（动态特性），是指过程在各输入量（包括控制量和扰动量）作用下，其相应输出量（被控量）变化函数关系的数学表达式。 第一节基本概念 一、过程的输入输出描述 分析： 被控过程W o (s)是多个输入量（u(t),f 1 (t),f 2 (t)…f n (t)），单个输出量（y(t)）的物理系统。函数的关系表达式如下： ∑ = + = n i i i s F s W s U s W s y 1 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 二、静态与动态特性 1、静态特性——输入量与输出量之间的关系，用放大系数K 表示。 2、动态特性——输出量y随时间的变化而变化，用时间常数T 描述。 三、物料与能量平衡原理 在静态情况下，单位时间流入过程的物料或能量等于其流出的物料或能量。 在动态情况下，单位时间流入过程的物料或能量与流出的物料或能量之差等于过程储存量的变化率。四、自衡与无自衡对象（过程） 自衡对象：在扰动作用下，平衡状态被打破后，不通过自动仪器调节，建立新的平衡状态。 无自衡对象：在扰动作用下，平衡状态被打破后，自身不能建立新的平衡状态。 五、建模的途径 1、机理建模 对于一些比较简单的物料或能量变化和机理比较清楚的被控过程，根据过程的机理和物料（能量）平衡的关系，应用理论计算的方法建立被控过程的数学模型。 2、实验建模 对于多数的工业过程来说，一般都比较复杂，用机理建模的方法很难反映实际的情况，目前主要采用实验建模方法有过程辨识和参数估计。
西安科技大学 《软件建模与UM》 实验报告 题目：图书管理系统 学院：计算机科学与技术学院_____________ 专业及班级：软件工程1203班______________ 姓名：____________ 宋小波____________________ 学号：12080103021 _____________________ 日期：2015⑹7
一.实验目 (1) 二.实验内容 (1) 三.系统需求建模 (1) 五.系统静态建模 (3) 5.1系统用例图 (4) 5.2类图 (6) 六.系统动态建模 (8) 6.1状态图 (8) 6.2时序图 (9) 七.系统物理建模 (9) 7.1组件图及部署图 (9) 八.总结 (10)
一、实验目的 了解UML的基本原理和面向对象的分析设计方法，初步掌握Rational Rose 2003建模工具的使 用方法，进一步巩固软件工程的理论知识。 二、实验内容 1、初步掌握Rational Rose 2003开发工具的使用，包括建立用例、活动者、用例图、顺序图、协作图、类图、对象图、包、状态图、活动图、构件图、配置图等。 2、了解面向对象的基本概念，初步掌握Rose环境下用UML进行分析和设计的技术；基本学会在Rose环境下用UML语言为系统建模。 3、为一个图书管理系统的需求分析阶段建立模型。（需求建模） 三.图书管理系统的功能需求： 1、馆员管理：维护馆员信息，有查询、添加、修改、删除功能。馆员身份不同，分别对应不同的操作权限。超级管理员拥有系统维护、数据库维护的权限；一般管理员负责不同的日常工作模块；馆长拥有一切权限。馆员类别划分加强系统安全性。 2、码表维护：维护各种码表，包括：国家码表、语种码表、出版商码表、丛书码表、编辑类型码表、版本码表、图书大小码表。对码可进行添加、修改、删除操作。 3、修改密码：输入当前馆员旧密码、新密码，检查输入完整性，如果旧密码输入不正确，则不能修改。密码录入时以符号（*）显示，密码加密后保存到数据库，以保证数据安全性。 4、编目设定：编目操作过程中，需要设定一定参数，以保证系统正常运行。可以选择设定里的”是否自动产生索书号、流通号"等，如果选择为真，则由系统按一定的算法得出索书号、流通号， 并且保证数据唯一性；如果为假，则由操作馆员录入。虽然系统能自动判断号码的唯一性，但有可能进行多次修改才能保证不重复，增加了数据输入量。保留字段和加载默认值可以在录入信息时，自动加载某些数据，以减少人工录入的工作量。编目设定就是保留这些设定，并且在系统配置文件中保留最近一次设置，下次进入系统时自动加载各项设定。 5、编目管理：编目管理是系统最主要的组成部分之一，主要是维护书目基本信息和部分流通信息。提供图书编目信息的添加、修改功能，以及图书副本的初始流通信息的添加、修改、删除。 6、流通设定：流通操作过程中，需要设定一定参数，以保证系统正常运行。如在"通用设定” 里设定操作方式（快速借还操作［光笔扫描条形码输入卜手工借还操作［键盘输入］）,过期罚款、图 书损坏丢失罚款参数，过期催还时间，办卡手续费等，为整个流通操作流程顺利进行提供依据。借 书参数设定实际是读者类型的维护，操作馆员可以根据实际情况设定不同读者类型以及相应的借书等参数。在后继功能模块中，以此判断是否该进行催还、罚款操作。
第二章过程建模 ?本章提要 1.过程建模的基本概念 2.单容过程的数学模型的建立 3.多容过程的数学模型的建立 4.用响应曲线法辨识过程的数学模型 5.用相关统计法辨识过程的数学模型 6.用最小二乘参数估计方法的系统辨识 ?授课内容 第一节基本概念 在过程控制系统的分析和设计中，过程的数学模型是极其重要的基础资料。所以，建立过程的数学模型对于实现生产过程自动化有着十分重要的意义。 一个过程控制系统的优劣，主要取决于对生产工艺过程的了解和建立过程的数学模型。 1.基本概念 ?被控过程-----指指正在运行中的多种多样的工艺生产设备。(P11) ?被控过程的数学模型-----指过程在各输入量（包括控制量和扰动量）作用 下，其相应输出量（被控量）变化函数关系的数学表达式。(P11) ?过程模型的两种描述形式： ●非参量形式：即用曲线或数据表格来表示（形象、直观，但对进行系 统的设计和综合不方便）。 ●参量形式：即用数学方程来表示（方便，描述形式有：微分方程、传 递函数、差分方程、脉冲响应函数、状态方程和观察方程等）。 ?过程控制系统方框图： ?内部扰动（基本扰动）-----通常是一个可控性良好的输入量，选作为控制 作用，即调节器的输山量(u(t))作为控制作用。基本扰动作用于闭合回路内， 所以对系统的性能起决定作用。 ?外部扰动------其他的输入量则称为扰动作用（f1（t）～f n（t））。外部扰动 对过程控制也有很大影响。 ?输入量-----（u1(t)、u2(t)、、、u n(t)，f1(t)、f2(t)、、、f n(t)）
?输出量-----（y1(t)、y2(t)、、、y n(t)） ?通道-----被控过程输入量与输出量之间的信号联系。 ?控制通道-----控制作用与被控变量之间的信号联系。 ?扰动通道-----扰动作用与被控变量之间的信号联系。 注：x(t)为系统的设定值（给定值、比较值） ?单输入单输出系统------ ?多输入单输出系统------ ?多输入多输出系统------需要解耦控制 ?过程的阶跃响应曲线： 注：大多数被控过程特性的特点是被控量的变化往往是不振荡的、单调的、有时延的和惯性的。 上图表示在输入扰动x（其实应该是u或f）作用下，输出y（被控量）的具有时延的响应。 ?自衡过程-----过程对扰动的响应有时延，被控量变化最后达到新的平衡， 即过程具有自平衡能力。如图2—2(a)所示； ?无自衡过程-----被控量不断交化最后不再平衡下来，过程无自平衡能力。 如图2—2(b)所示。 2.建立过程数学模型的目的 ●设计过程控制系统和整定调节器参数。 过程控制系统设计时选择控制通道、确定控制方案、分析质量指标、探索最优工况以及调节器参数的最佳整定都是以被控过程的数学模型为重要依据的。 ●指导生产工艺设备的设计。 确定有关因素对整个被控过程特性的影响，从而提出对生产设备的结构设计的合理要求和建议。 ●进行仿真试验研究。 不需要建造小的物理模型，只要根据过程的数学模型通过计算机进行仿真试验研究。 3.被控过程数学模型的应用与要求 ?被控过程数学模型的部分应用与要求可见表2—l所示。
软件建模图书管理 系统
西安科技大学 《软件建模与UML》 实验报告 题目：图书管理系统 学院：计算机科学与技术学院专业及班级：软件工程1203班 姓名：宋小波 学号： 日期： /6/7
目录 一．实验目 (1) 二．实验内容 (1) 三．系统需求建模 (1) 五．系统静态建模 (3) 5.1系统用例图 (4) 5.2类图 (6) 六．系统动态建模 (8) 6.1状态图 (8) 6.2时序图 (9) 七．系统物理建模 (9) 7.1组件图及部署图 (9) 八．总结 (10)
一、实验目的 了解UML的基本原理和面向对象的分析设计方法，初步掌握Rational Rose 建模工具的使用方法，进一步巩固软件工程的理论知识。 二、实验内容 1、初步掌握Rational Rose 开发工具的使用，包括建立用例、活动者、用例图、顺序图、协作图、类图、对象图、包、状态图、活动图、构件图、配置图等。 2、了解面向对象的基本概念，初步掌握Rose环境下用UML进行分析和设计的技术；基本学会在Rose环境下用UML语言为系统建模。 3、为一个图书管理系统的需求分析阶段建立模型。（需求建模）三．图书管理系统的功能需求： 1、馆员管理：维护馆员信息，有查询、添加、修改、删除功能。馆员身份不同，分别对应不同的操作权限。超级管理员拥有系统维护、数据库维护的权限；一般管理员负责不同的日常工作模块；馆长
拥有一切权限。馆员类别划分加强系统安全性。 2、码表维护：维护各种码表，包括：国家码表、语种码表、出版商码表、丛书码表、编辑类型码表、版本码表、图书大小码表。对码可进行添加、修改、删除操作。 3、修改密码：输入当前馆员旧密码、新密码，检查输入完整性，如果旧密码输入不正确，则不能修改。密码录入时以符号（*）显示，密码加密后保存到数据库，以保证数据安全性。 4、编目设定：编目操作过程中，需要设定一定参数，以保证系统正常运行。能够选择设定里的"是否自动产生索书号、流通号"等，如果选择为真，则由系统按一定的算法得出索书号、流通号，而且保证数据唯一性；如果为假，则由操作馆员录入。虽然系统能自动判断号码的唯一性，但有可能进行多次修改才能保证不重复，增加了数据输入量。保留字段和加载默认值能够在录入信息时，自动加载某些数据，以减少人工录入的工作量。编目设定就是保留这些设定，而且在系统配置文件中保留最近一次设置，下次进入系统时自动加载各项设定。 5、编目管理：编目管理是系统最主要的组成部分之一，主要是维护书目基本信息和部分流通信息。提供图书编目信息的添加、修改功能，以及图书副本的初始流通信息的添加、修改、删除。 6、流通设定：流通操作过程中，需要设定一定参数，以保证系统正常运行。如在"通用设定"里设定操作方式（快速借还操作[光笔扫描条形码输入]、手工借还操作[键盘输入]），过期罚款、图书损坏丢失罚款参数，过期催还时间，办卡手续费等，为整个流通操作流程顺利
习 题 2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统? (1) x x x x x i o o o o 222=++ (2) x tx x x i o o o 222=++ (3) x x x x i o 222o o =++ (4) x tx x x x i o o o 222o =++ 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。 2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。 图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有
x m x c x x c i o o 2 o 1 )(=-- 即 x c x c c x m i 1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 )1()()(1 x x c k x x o i -=- )2()(2 x k x x c o o =- 消除中间变量有 x ck x k k x k k c i o 1 2 1 o 2 1 )(=-- (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 x k x x k x x c o o i o i 2 1 )()(=-+- 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++ 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。 图（题2.3） 解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 ?+=idt C i R u o 12 2 i R u u o i 1 1=-
软件系统建模 成员: 20佃年7月1日
软件系统建模 项目名称：基于https://www.doczj.com/doc/151297466.html,+SQL server 2008网上书城 “购物系统”运行在企业网Intranet上，企业网的特点是在客户机上安装Web 浏览器软件，在应用服务器上安装Web!务器软件，在数据库服务器上安装关系数据库管理系统RDBM在Intran et和In ternet之间安装防火墙。为了详细分析该系统，遵循“三个模型”的分析思想，以及“从分析数据模型入手” 的分析方法，对该系统进行如下分析。 一.数据模型分析 从实体关系图中，我们发现，购物系统有两个主要实体： (1)用户。它包含系统的全部用户信息。 (2)商品。存放商品的全部信息。 以上面两个主要实体为中心，按照实体之间的关系连线，就能理出数据模型的内部关系思路，并将所有的次要实体统帅起来，使所有的次要实体都以这两个主要实体为中心，形成一个完整的购物系统数据模型。 二.功能模型分析
由上图可看出购物系统有以下功能: 序号功能名称输入内容系统响应输出内容 1实现游客查看商品 信息游客点击查看商 品选项 将全部商品信息 列出在网页中 提供商品的名称图 片以及价格 2会员注册用户点击注册选 项 将这侧界面调出提供会员注册列表 3会员登录点击登录按钮 将用户名和密码与已有注册用户信息进行检验检验成功，提供登录成功界面；右失败，则提示错误 4会员购物车管理点击查看购物 车选项将全部购物车商 品显示在对应网 页中 提供购物车的所有 产品名称数量以及 产品图片样式 5商家物流管理点击物流管理选 项，选择配送方 式管理或者配送 地点管理将全部方式管理 或地点管理调出 提供全部方式管理 信息或地点管理信 息 6商家会员管理商家可查看已注 册用户信息调出已注册用 户信息提供所有已注册用 户信息界面 7商家商品管理点击商品管理选 项，可对商品对商家对商品所 做的增删改 提供更新后的所有 商品信息 漩客 二员三田 斓车聞里 商品苣理 商品曲 商品类别官迎 会民普理 会员苣逞 是舌瞬认订卑 订单是舌归毡 呈習忖龙 国送方式諺 )I. 哥医地点管理 会员
题库管理系统 一需求分析 1.1 系统功能需求 系统的功能需求包括以下几个方面。 （1）用题者可以登录系统网站浏览题目、试卷信息，查找信息和下载文件，给出题者留言评论或询问。 （2）出题者可以登录系统网站上传试题、试卷，修改、修正之。对用题者的疑问进行回复解答。 （3）系统管理员可以对出题者上传的题目或试卷进行审核，如发现错误可以发回出题者重新修改。对相关试题可以编纂加工生成试卷，将试卷发布大网站上供用题者使用与下载，还需处理用户的相关注册申请与账户管理，对页面进行维护。 满足上述需求的系统主要包括以下几个模块。 （1）数据库管理模块。数据库管理模块提供了使用者录入、修改并维护数据的途径。例如对出题者与用题者等用户信息的管理、上传的试题与试卷的信息管理（包括审核、校对、编纂、新增、发布、删除等）。 （2）基本业务模块。在基本业务模块中，出题者首先上传试题、试卷，回复用题者的问题与消息，学生可以下载编辑好的试题、试卷；管理员可以维护页面，批准注册，生成阶段性报表与数据备份。 （3）信息浏览、查询模块。信息查询模块主要用于对网站的信息进行浏览、搜索查找。
1.2数据库管理模块 数据库管理模块包含如下几个方面。 （1）用户信息管理。包括用题者、出题者与管理员的信息管理。 （2）试题、试卷信息管理。负责上传的试题、试卷以及编辑好后加工生成的试卷文件的信息管理。 （3）试题、试卷文件上传、下载记录信息管理。负责管理文件的上传与下载的历史记录。 1.3基本业务管理模块 基本业务管理模块包含以下几个方面。 （1）试题、试卷文件的上传。出题者可以使用此模块将试题或试卷性的文件上传到网站服务器。 （2）试题、试卷的查找。用题者可以使用此模块来根据输入的关键词查找自己所需的试题、试卷，浏览之或下载之。 （3）试题、试卷的下载。用题者可以使用此模块从网站上下载相应的试题、试卷文件。（4）消息发布。出题者上传文件的同时，可以推介该套试题、试卷的学习方法，知识重点和相关文章。待系统管理员审核通过后，以消息的形式将推介信息通知给用题者。（5）试题、试卷发布。系统管理员将已审核通过的试题、试卷发布到系统网站上去。（6）页面维护。管理人员可以使用此模块对网站的页面进行维护。 （7）用户注册申请批准。管理人员可以使用此模块批注用户的注册申请。
流水线生产系统WITNESS建模与仿真 （一） 1. 模型描述 某企业在一条流水线上加工一种产品，该产品所需的零部件（Widget）经过称重（Weigh）、冲洗（Wash）、加工（Produce）和检测（Inspect）四个工序的操作后，形成产品离开系统，生产线布置如下图所示。 生产线上每道工序只有一台设备，零部件在每台设备上加工完毕后，由同其连接的输送链运输至下一设备，最后经过检测后被送出系统。已知该流水线中各个工序的加工时间分别为：称重（weigh）5分钟、冲洗（wash）4分钟、加工（produce）3分钟、检测（inspect）3分钟。每条输送链上有20个零件位，输送链上零件移动节拍为。零部件的供应是源源不断的，不存在缺货现象。使用WITNESS建立该系统的仿真模型界面如下图所示。 流水线生产系统WITNESS仿真模型界面 2. 系统分析 元素说明
该流水线系统的组成元素主要为被加工的零部件、四台设备和三条输送线，因此该系统仿真模型的元素如下表所示：被加工的零部件由widget表示，4道工序分别由四台机器表示，C1、C2、C3表示输送链，而最后的实际产量由变量output统计和可视化显示。 表1 模型元素介绍 系统运行时间 仿真运行终止时间为：一天8小时=8*60=480min。 3. 模型建立 使用WINTESS建立仿真模型的过程一般分为如下三步： Step1：定义元素 Step2：元素细节设计 Step3：仿真实验和数据分析 下面描述如何通过这三步建立流水线生产系统的仿真模型。 定义元素 WITNESS中可以通过四种方式定义元素： （1）通过系统布局区（layout window）定义元素：在系统布局区点击鼠标右键，在弹出菜单中选择Define菜单项，将弹出新建元素对话框，然后进行元素定义。
1.4 过程系统模型的求解方法 过程系统的模型建立后，给定系统的一组决策变量（或设计变量），通过求解过程系统的模型，就能得出全部物流的状态变量的值。根据描述过程系统的模型不同，求解方法可以归纳为三类： ①序贯模块法(Sequential Modular Method) ； ②联立方程法(Equation Based Method) ； ③联立模块法(Simulancous Modular Method)。 （1）序贯模块法 序贯模块法是开发最早、应用最广的过程系统模拟方法。目前绝大多数的过程系统模拟软件都属于这一类。这种方法的基本思想是：首先建立描述过程单元的数学模块（子程序），然后根据描述过程系统流程的结构模型，确定模块的计算顺序，序贯地对各单元模块进行计算，从而完成过程系统的模拟计算。 序贯模块法的优点是与实际过程的直观联系强；模拟系统软件的建立、维护和扩充都很方便，易于通用化；计算出错时易于诊断出错位置。其主要缺点是计算效率较低，尤其是解决设计和优化问题时计算效率更低，如图2-9所示。虽然如此，序贯模块法仍不失为一种优秀的方法。 （2）联立方程法 联立方程法又称为面向方程法，其基本思想是：将描述整个过程系统的数学方程式联立求解，从而得出模拟计算结果。联立方程法可以根据问题的要求灵活地确定设计变量（决策变量）。此外，联立方程法就好像把图2-9中的循环圈1~4合并成为一个循环圈(如图2-10所示)。这种合并意味着其中所有的方程同时计算和同步收敛。因此，联立方程法解算过程系统模型快速有效，对设计、优化问题灵活方便，效率较高。联立方程法一直被认为是求解过程系统的理想方法，但在实践上存在一些问题。主要在于：形成通用软件比较困难；不能利用现有大量丰富的单元模块；缺乏实际流程的直观联系；计算失败之后难于诊断错误所在；对初值的要求比较苛刻；计算技术难度较大等。但是由于其具有显著优势，这种方法一直备受人们的青睐。 图2-9 序贯模块法的迭代循环圈
第二章列车运行的基本数学模型 空气波传播的定性分析 在重载列车长大下坡周期性制动策略研究中，首先需要解决的难点就是长大下坡速度控制问题。由于重力的作用，列车会在长大下坡不断加速，为了保证列车的安全行驶必须施以足够的制动力。在此过程中，如果一直使用空气制动，长时间制动将使闸瓦过热，其次，由于制动缸漏泄制动力会不断衰减。所以重载列车长大下坡时必须间断使用空气制动，并且掌握好制动与缓解时机。由于列车管系中气体是不规则变化的，即无法直接预测整个列车管系中各部分压强的压强变化，在此将通过气体流动理论计算制动特性来可避免各种假定压强带来的计算不正确。 当速度过高时采取制动措施可能会出现运行速度超过限速；速度过低开始制动一方面可能运行速度低，线路通过能力没有完全发挥，另一方面可能出现因为缓解时间过短副风缸没有充风完毕，会出现制动力不足问题。而缓解时，如果速度过高开始缓解，则可能出现需要制动时副风缸还没有充满，此时制动，制动缸将没有足够的制动力，列车可能会出现失控的危险；如果速度过低开始缓解，则通过线路的速度过低。 2.1.1空气制动系统描述 首先对空气制动系统的机械结构和控制过程中的三个过程的认知理解，我们将列车制动机械结构简化抽象，在此基础上对降压制动、充风缓解和控制保压三个过程进行研究。 图1 空气制动系统示意图 2.1.1.1制动单元 车辆制动单元包括以上多个机械和空气组成部件,由于车辆类型和用途的不同,其具体的组成部件也会有所区别,但是大多数车辆制动单元的基本部件是一致的,在此我们主要简化研究控制阀（120三通阀）、副风缸和制动缸之间气压变化机理。
图2 空气制动单元示意图 2.1.1.2制动位 列车运行中准备进站停车或者减速时,通常是施行常用制动。司机施行常用制动减压后,因副风缸压力空气来不及通过滑阀和滑阀座向列车管逆流,于是在主活塞两侧产生了一定的压力差,此压力差产生的向上作用力克服了节制阀与滑阀背面间的摩擦阻力、橡胶膜板的变形阻力和压缩稳定弹簧的阻力以及主活塞重力等向下作用力的总和,使主活塞先带动节制阀上移,然后再带动滑阀上移,此时,由于120阀的动作,阻止了制动管的空气流向副风缸,同时紧急阀上的放风阀也被阻塞。空气只能从副风缸流向制动社,推动活塞向左边运动,然后通过基础制动装置作用到车轮上,如图3所示。（该过程在常用制动和紧急制动时都会发生,它们的区别就在于常用制动时,列车管的空气即不向车辆制动单元流动也不排向大气,但是紧急制动时,120阀除了有上述动作,还会通过紧急放风阀将列车管中的空气直接排向大气。换言之,紧急制动过程中,120阀通过紧急放风阀的动作,会大大加快列车管的放风动作。）