系统及系统结构
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系统体系结构的区别和联系
系统、体系与结构是三个相互关联的概念,它们又有各自独特的含义和用法。
系统(System)是指有机的整体或组成部分,是由各种有机物或无机物组成的单元集合,通过各种相互作用和连通关系紧密地联系在一起,共同完成特定功能的过程。
例如,计算机系统就是由若干个硬件组成的单元集合,通过各种软件和硬件的相互作用和联接紧密地联系在一起,以完成一定的计算处理任务。
体系(Systematics)是指在学科研究中的有机整体结构或分类体系,是指一系列有机整体或分类单位,在研究中被认为是一个有机且有序的集合。
例如,生物体系是分类学研究中的一个有机且有序的集合,在这个集合中,生物体类之间有着一定的层级和关系。
结构(Structure)是指组成体系或系统的各个部分之间的相互关系和组织方式,体现了分支、衍生和层次等基本规律。
例如,建筑结构是指建筑物各部分之间的相互关系和组织方式。
在软件工程中,系统、体系和结构的含义常常存在重叠和交叉之处。
通常,系统是指软件系统的总体,它包括各种硬件、软件和人员等组成部分,体系是指软件系统的分类体系,例如软件体系架构、功能体
系等;而结构则是指软件系统的内部组成结构,例如数据结构、模块结构等。
三者之间的联系在不同的上下文中有所不同,但它们都是软件工程中必不可少的概念,能够帮助人们更好地理解和分析软件系统。
工业机器人典型控制系统及结构摘要:工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。
大多数工业机器人有3~6个运动自由度,其中腕部通常有1~3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。
关键词:工业机器人控制系统结构体系(一)工业机器人控制系统所要达到的功能机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下:(1)记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息.(2)示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。
在线示教包括示教盒和导引示教两种.(3)与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。
(4)坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。
(5)人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。
(6)传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。
(7)位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。
(8)故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断.(二)、工业机器人控制系统的组成(图1)(1)控制计算机:控制系统的调度指挥机构。
一般为微型机、微处理器有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
(2)示教盒:示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
(3)操作面板:由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作.(4)硬盘和软盘存储存:储机器人工作程序的外围存储器。
(5)数字和模拟量输入输出:各种状态和控制命令的输入或输出。
(6)打印机接口:记录需要输出的各种信息。
(7)传感器接口:用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器.(8)轴控制器:完成机器人各关节位置、速度和加速度控制.(9)辅助设备控制:用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。
系统结构知识点总结一、系统结构的概念系统结构是指系统的总体框架和组成部分之间的相互关系。
在系统工程理论中,系统结构是系统工程的基础,它直接影响到系统的功能、性能、可靠性和成本等方面的设计和实现。
系统结构的优劣决定了整个系统的表现和效果,因此系统结构的设计是系统工程中至关重要的环节。
二、系统结构的特点1. 多样性:不同的系统有不同的结构特点,因此系统结构具有多样性和灵活性。
2. 整体性:系统结构是系统的总体框架,具有整体性和完整性的特点。
3. 层次性:系统结构往往具有层次结构,其中上层结构影响下层结构,下层结构又反过来影响上层结构。
4. 动态性:系统结构是动态变化的,随着系统的发展和演化,系统结构也会发生变化。
三、系统结构的基本原则1. 单一职责原则:一个系统组件只负责一个功能,避免功能交织造成的复杂性和难以维护的问题。
2. 开闭原则:系统结构应该对扩展开放,对修改封闭,使得系统可以灵活地调整和扩展。
3. 依赖倒置原则:系统中的抽象应该不依赖于具体实现,而具体实现应该依赖于抽象。
4. 接口隔离原则:系统中的各个组件应该具有独立的接口,避免不必要的依赖和耦合。
5. 最小化依赖原则:系统结构应该尽量减少模块之间的依赖,降低系统的复杂度和脆弱性。
四、系统结构的设计方法1. 自顶向下设计:先设计系统的整体框架,再逐步细化到具体的模块和组件。
2. 分而治之:将系统分解成若干个相互独立的模块和组件,分别进行设计和实现,最后进行集成测试和验证。
3. 模块化设计:将系统分解成若干个可重用的模块,使得系统具有良好的可维护性和扩展性。
4. 面向对象设计:采用面向对象的设计方法,将系统抽象成一组对象,通过对象间的交互来实现系统的功能和行为。
五、系统结构的常见模型1. 分层结构模型:将系统分解成若干水平层次的模块和子系统,每一层次都有单一的职责和功能。
2. 客户-服务器模型:将系统分为客户端和服务器端两部分,客户端负责用户界面和交互,服务器端负责业务逻辑和数据处理。
简述计算机系统的结构
计算机系统的结构可以分为以下几个层次:
1. 硬件层:计算机系统的物理设备,包括处理器、内存、硬盘、输入设备和输出设备等。
2. 操作系统层:管理计算机硬件资源的软件,提供文件管理、进程管理、设备管理等基本功能。
3. 应用软件层:运行在操作系统之上的软件,包括办公软件、游戏、浏览器等。
4. 用户界面层:用户与计算机系统交互的接口,包括命令行界面、图形用户界面等。
5. 网络通信层:支持计算机系统之间的通信和数据交换,包括网络协议、通信接口等。
这些层次之间相互协作,共同构成了一个完整的计算机系统。
其中,硬件层是计算机系统的基础,操作系统层是计算机系统的核心,应用软件层是计算机系统
的功能体现,用户界面层是计算机系统与用户之间的桥梁,网络通信层则是计算机系统与外部世界之间的联系纽带。
计算机组成原理与系统结构
计算机组成原理与系统结构是计算机科学中的一个重要课程,涉及到计算机硬件和软件的设计和实现。
计算机是由硬件和软件两部分构成的,硬件包括中央处理器、内存、输入输出设备等,而软件则包括操作系统、应用程序等。
在计算机组成原理中,我们主要学习计算机的基本原理和基本组成部分。
首先是计算机的基本原理,包括数字逻辑电路与门电路的设计与实现、布尔代数、时序电路等。
然后是计算机的基本组成部分,包括中央处理器、存储器、输入输出设备、总线等。
这部分内容主要涉及到计算机的组成和工作原理。
在系统结构方面,我们主要学习计算机系统的组成和结构。
计算机系统由硬件层面和软件层面构成。
硬件层面包括中央处理器、存储器、输入输出设备等,而软件层面包括操作系统、应用程序等。
这部分内容主要涉及到计算机系统的组成和工作方式。
系统结构的基本特点系统结构是指一个系统内各个组成部分之间的关系和组织方式。
它是描述系统中各个组件、子系统或模块之间的互联关系和交互方式的一种抽象表示。
系统结构具有以下基本特点:1. 模块化:系统结构是由多个相互独立的模块组成的,每个模块具有特定的功能和责任,模块之间通过接口进行通信和交互。
模块化的设计可以提高系统的可维护性和可扩展性,便于对系统进行分解、重用和协作开发。
2. 层次化:系统结构可以由多个层次组成,每个层次负责不同的功能和抽象层次。
上层模块可以通过接口调用下层模块的功能,下层模块可以提供上层模块所需的服务。
层次化的设计可以提高系统的可管理性和可扩展性,便于对系统进行分层设计和分布式部署。
3. 分布式:系统结构可以由多个分布在不同地理位置或物理节点上的子系统组成,子系统之间通过网络进行通信和协作。
分布式的设计可以提高系统的可靠性和性能,便于实现系统的高可用和负载均衡。
4. 松耦合:系统结构中的各个模块或子系统之间应该保持松耦合的关系,即彼此之间的依赖和影响尽量降低。
松耦合的设计可以提高系统的灵活性和可测试性,便于对系统的局部进行修改和调整。
5. 高内聚:系统结构中的各个模块或子系统应该具有高内聚性,即模块内部的元素之间的关联和合作程度应该高于模块之间的关联和合作程度。
高内聚的设计可以提高系统的模块独立性和可重用性,便于对系统的局部进行单独开发和测试。
系统结构的基本特点对于构建可靠、可扩展和可维护的系统非常重要。
通过合理的模块化、层次化和分布式的设计,可以提高系统的可管理性和可扩展性,降低系统的复杂性和维护成本。
同时,通过松耦合和高内聚的设计,可以提高系统的灵活性和稳定性,使系统更加易于理解和修改。
系统结构的合理设计是系统工程师的核心能力之一,它直接影响到系统的质量和成功。
因此,在系统开发和设计过程中,需要充分考虑系统结构的基本特点,以确保系统能够满足用户的需求,并具备良好的性能和可维护性。
一、系统结构定义:系统结构,是指系统内部各组成要素之间的相互联系、相互作用的方式或秩序,即各要素在时间或空间上排列和组合的具体形式。
二、系统结构的特点:稳定性、层次性、开放性、相对性。
系统结构,也用来表述对计算机系统中各级机器间界面的划分和定义,以及对各级界面上、下的功能进行分配。
各级都有自己的系统结构。
三、系统结构组成:1.概念从系统目的出发按照一定规律组织起来的、相互关联的系统元素的集合。
2.元素从最基本的意义来说,系统是由相互关联的元素构成的。
元素是指从研究系统的目的来看不需要再加以分解和追究其内部构造的基本成分。
例如,一家航空公司拥有飞机、工作人员和各种设备,这些便是航空公司系统中的元素。
3.大型系统与子系统有些系统,特别是大型系统,为了便于研究,可以分解成若干个子系统。
子系统在大系统的活动中起一个元素的作用,但是在需要考察子系统的构造时,又可将它分解为更小的子系统,例如,一个国家是个大系统,它由政治子系统、经济子系统、文化教育子系统、国家安全子系统等组成。
而这些子系统又分别由若干个更小的子系统组成,如经济子系统由工业、农业、商业、交通运输等子系统组成。
元素-子系统-系统这种表达系统层次构造的方式具有一定的相对性,这种分解不是唯一的。
4.元素与子系统关联性元素或子系统之间的相互关联(作用、影响、关系等)是系统结构的另一内容。
两个不同的系统可以由彼此完全相同的元素集合构成,但元素间有着不同的关联。
例如,一个电感线圈和一个电容器可以不同的关联方式(如串联、并联)而构成串联谐振系统或并联谐振系统。
因此,两个具有不同结构的系统,既可能是两个系统中的元素互不相同,也可能是元素相同而元素间的关联不同。
5.系统构架图系统结构可以用系统构造示意图表示(见图)。
图中大圆圈表示系统,内的小圆圈1,2,…, 表示元素或子系统,小圆圈间的连线表示与间的关联。
论述系统环境、系统目标、系统结构之间的关系系统环境:系统与环境是相互依存的。
环境通常是指存在于系统外的物质的、经济的、信息的和人际的相关因素的总称。
这些因素的属性或状态的变化,通过输入使系统发生变化。
反过来,系统本身的活动,也可使环境因素的属性和状态发生改变。
从系统观点看,全部环境因素应划分为三大类:一是物理的和技术的,即由于事物的属性所产生的联系而构成的因素和处理问题中的方法性因素;二是经济的和经营管理的,这是影响经营状态和经济过程的因素;三是社会的(或人际的),这是来自于人或集团关系的因素。
系统目标:系统目标是系统分析与系统设计的出发点,是系统目的的具体化。
通过制订目标把系统所应达到的各种要求落到实处。
在通常情况下,为了解决某一系统性问题,首先要建立系统的总目标。
系统结构:系统事物存在的普遍性引出了系统结构的概念,任何系统都在一定的结构形式中存在,尤其是对于人类生活具有重要意义的各种人造系统,没有一定的结构形式,不仅不能形成具体的系统形态,也无从行使和发挥作为系统基本要求的功能作用。
系统结构是研究一切系统(包括实体系统和概念系统)中普遍存在的结构形式。
要分析系统环境、系统目标和系统结构三者之间的关系,首先我们需要明确三者在整个系统工程中所处的位置。
作为一个系统,具有六大特征,分别为目的性、集合性、相关性、阶层性、整体性和环境适应性。
这就是系统结构的一般形式。
目的性作为决定系统结构的出发点,即它是统领和支配除环境适应性以外的四个特征。
这里就引出了系统目标,可以认为是系统的目的和总目标以及分解的各个层次的分目标。
环境适应性是系统本身作为一方,环境作为另一方的内外部协调的表征。
这里就引出了系统环境,系统的外部约束通常来自于环境,如资源、财源、人力、时间等方面的限制。
系统分析的质量要由系统所在环境提供评价资料。
集合性、相关性和阶层性是作为系统结构的主题骨架的内涵特性。
整体性是系统内部综合协调的表征。
随着全球逐步开展的一系列航天探索活动,空间活动范围不断扩大,出现了一些复杂任务的飞行要求,从对地观测卫星到数据中继卫星,从无人航天器到载人飞船和载人空间站,以及无人火星探测器等深空飞行器,其所处物理环境更复杂,功能要求更高,对航天任务的数据获取、处理、传输、交换、存储和安全等提出更高的要求。
在此背景下,空间数据系统概念应运而生。
空间数据系统咨询委员会(CCSDS)于1982年由美国航空航天局(NASA)和欧空局(ESA)牵头发起成立,是一个制定空间数据系统标准的多国论坛,其目标是加强各航天机构及商业伙伴间的互操作性和交互支持,同时降低风险、开发时间和项目成本。
为了更好、更全面地理解CCSDS标准的可用特性,以及如何通过有效配置和部署这些特性地以创建可互操作的空间数据系统,2008年,CCSDS发布了空间数据系统参考架构(RASDS),旨在提供一种描述数据系统架构和高层设计的标准化方法。
该架构有助于理解这些标准如何在实际空间数据系统中协调一致地工作,并且明确当前的和计划中的标准化工作中重叠或空缺的部分。
▲sPECIAL SUBJECT专题扌艮道9空间数据系统及其标准化工作《 一空间数据系统概念空间数据系统是从传统的、分立的遥测系统、遥 控系统、测轨定位系统以及载荷数据传输系统等进行 综合、逐步演变扩展而形成的。
空间数据系统可以简单的描述成在各种航天任务中,由航天器、地面站和 任务控制中心等组成的用于完成数据生成、传输、存储、处理的系统。
它是航天器的大脑和神经系统,在 航天任务中,起着测量、控制、管理航天器,获取和传送探测成果的重要作用。
对于空间数据系统的概念,_般有两种认识:_ 是“空间数据的系统”,强调的是为空间数据服务,即为航天器的数据(平台和载荷数据)做采集、处理、 传输和应用的系统,它可以包含天基系统和地基系统, 如航天器遥测遥控和数传系统、地面测控网和应用系统等;二是“空间的数据系统”,强调的是位于空间, 即包含空间链路、适应在空间环境中运行的数据系统,它服务的对象不仅是航天器数据,还包括进入空间网 络的各类地面数据,如视频/音频数字卫星转播系统、卫星移动通信系统等,是地面数据系统向宇宙空间的 扩展和延伸。