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组合学在机械电子工程中的应用研究

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组合学在机械电子工程中的应用研究

引言

组合学中的组合数学中对离散对象的处理问题，是计算机科学的核心内容。所以，在机械电子工程的优化编码领域，组合学可以起到一定的应用效果。而组合学中有关排列计数的研究，则可以应用到机械电子工程的传感器节点分布设计方面。而相对来说，机械电子工程是设计与实践相结合的学科，所以，作为很多计数学科基础的组合学可以被广泛的应用于机械电子工程设计中，从而为机械电子设计强大功能的实现提供保障。而为了了解组合学在机械电子工程中的实际应用情况，本文从案例角度对组合学在机械电子工程设计中的应用进行了研究。

1.在齿轮抗干涉设计方面的应用

在机械电子工程设计中，常常需要利用齿轮来完成设计的某项功能。但是在实际设计的过程中，齿轮之间常会出现一定的干涉的问题。为了解决齿轮的干涉问题，研究人员就需要进行抗干涉齿轮集机构的编码设置，从而保证由多个齿轮的鉴别齿组成的齿轮集机构具有一定的抗干扰性，进而实现整个设计的功能。所以，抗干涉齿轮集机构是一种用于引信保险和解除保险控制的机构。而组合学在这方面的应用，可以进一步优化编码，从而使整个机构的组合更为科学和有效[1]。

在完成机构结构和动作设计时，可以利用组合学中的“二维迷宫映射法”来进行编码设计结果的校验。这个思想其实就是采用迷宫映射的方式，将编码问题转换成映射图的k-顶点着色问题。而在这之前，验证者要进行迷宫映射图的“路格点”和“阱格点”概念的设置，并以“关键陷阱格点”和“十字叉”为判据。这样，验证者就能将编码问题转化成无向简单图。但是，采用该种方法进行编码设计结果验算时，密码齿轮层数越多，该种方法解答的复杂度也将越高。比如接受验证的抗干涉齿轮集机构的密码齿轮如果有3层，那么其相应的求解复杂度也将高达3n，而n的大小则取决于解锁密码的字长[2]。而在进行抗干涉齿轮集机构编码的顶点着色问题解答时，则需要利用组合学中的贪婪法来进行解决。而在实际设计的过程中，利用VisualBasic软件进行抗干涉齿轮集机构的编码及校验程序的编写，就是贪婪法应用的体现。在这个软件中，只要输入解锁符号序列，就可以自动生成二维迷宫映射图，并求解出回执密码齿轮编码的示意图。而验证序列是否与密码匹配的结果，则将会以文本文档的形式输出。实际上，随着科学技术的发展，现在的软件往往会带有编码模块和校验模块，而这些模块往往是在组合学的理论基础之上建立的。这些模块中不仅包含着大量的组合学算法，还可以实现机械电子工程设计程序的编码。在编码模块中，只要输入解锁符号序列，就可以生成关键路格点和关键陷阱格点，从而进行迷宫图的设计。而这些迷宫设计图是在满足误码立即解锁的基础上建立的，从而保证编码的准确性。但是需要注意的是，不同密码齿轮层的关键陷阱格点是采用不同的颜色来表示的。而校验模块则会自动执行密码齿轮的鉴别齿轮的编码校验运算，并以文档形式保存。总之，组合学在齿轮抗干涉设计方面的应用，在机械电子工程设计中已经取得了一定的发展。

2.在传感器设计方面的应用

在机械电子工程设计中，传感器的使用较为普遍。而在传感器的网络节点分布设计方面，组合学的应用起到了较大的作用。比如在进行相同区域的多个传感器分布位置设置时，各个传感器都会有一定的感应范围，从而形成一定的传感器网络。而只有在保证每个传感器被覆盖的面积最小情况下，才能使该区域的传感器起到最大的作用。所以，在进行传感器网络节点分布设计时，各个传感器可以被看作是组成系统的各个模块，而这些模块必须很好的组合起来，才能发挥出整个系统的功能，而这就涉及到了组合学的应用。因此，在进行这部分内容设计时，可以采用组合学中的1-色等圆覆盖问题来进行问题的解决。具体来说，就是将这个系统中某个传感器模块当做是节点，而节点模块则与微控制模块一样属于分立器件。在进行其他传感器模块位置设置时，要以该节点区域的k-色等圆覆盖问题研究[3]。而通过研究任意一点被多少个传感器覆盖的数据之后，就可以得出传感器模块分布的最好位置，从而进行传感器网络节点的分布设计。但是需要注意的是，在进行机械电子的传感器设计时，使用的传感器种类往往不同，而这就导致了每个传感器覆盖面积的不同。此时，就应该利用组合学中的k-不等圆覆盖问题进行2维覆盖面积的研究，从而进行传感器网络节点的分布设计。所以，机械电子工程设计的传感器设计问题，其实就是应用了组合学的有效组合算法进行了传感器网络节点的设计，从而解决了较为复杂的传感器区域覆盖问题。

3.结论

总而言之，机械电子工程学科涉及的学科及内容较广，既包含了制造类的学科，也包含了动力学的学科。但是组合学是由强大的理论体系所构成的，可以应用于机械电子工程设计的多个环节，从而使机械电子工程设计拥有更为完善的理