面向智能教室的耦合参数动态演化机理研究

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时变特性和强耦合性是复杂系统的两个主要特性,系统的耦合关系并不是一成不变的,有些耦合关系也会随时间变化,且不易发现。课题通过推演系统的参数演化路线,确定系统参数间潜在的耦合关系,得到引起功能耦合的关键性参数。在确定耦合关系的基础上采取合理的措施解决系统已存在的功能耦合,同时可在参数的层面上进行未知功能耦合事先预测。从而,改善系统性能、延长产品寿命。
  针对如何推演系统参数演化路线及耦合问题怎样解决,论文主要内容为:
  1.系统相关属性参数(属性参数简称参数,下同)的提取。首先对系统进行功能分解,得到系统的功能树,再通过之字形映射变换方法将功能对应于结构域中,以物理部件为桥梁,提取与功能相关的参数,并初步依据参数与功能的关联程度将参数分为主参数和辅参数;最后,与提取系统参数类似,提取超系统中的参数,主要通过九窗口法对系统进行资源分析,得到系统的资源列表,将超系统中的物质、能量、信息资源转化为具体的参数,即环境参数。
  2.系统耦合参数演化路径的推理。在得到主参数、辅参数和环境参数的基础上,应用效应库查询法、功能分析法和LT表查询法对参数演化路径进行推理。首先将主参数作为效应库的输入量,查询是否具有相应的效应;其次,若未查到相应的效应或效应的输出量与系统的输出量不匹配时,采用功能分析法对参数进行推演,即找到对应功能的输入输出流,将流中的物质、能量、信息转化为参数,确定参数演化路线;最后,若功能分析法较难应用,采用LT表查询法进行推理。同时为了提高参数演化路径的推演速度,采用失效预测方法,确定表征系统问题的最终参数(即问题参数,下同),并将问题参数作为上述推理方法的最终输出量,根据相容原则,确定参数演化的中间过程,即参数演化路径。
  3.系统耦合问题的解决。得到系统参数演化路线后,判断系统参数间存在的潜在耦合关系,并采用基于效应、冲突解决理论、LT表的参数干预策略解决系统出现的耦合问题,得到系统的初步原理解。最后通过比较方案的理想化水平,确定系统的最终设计方案。
  4.智能教室的创新设计。以多媒体教室为实例,应用上述研究成果分析了系统内参数潜在的耦合关系,并针对多媒体教室内的参数耦合状况应用文章所提方法确定了多媒体教室的改良设计方案,即智能教室。最后完成了智能教室软硬件部分的详细设计,验证了课题研究成果的有效性。
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