秦氏模型虛擬儀器及VMIDS開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的研究.pdf

1、測(cè)控儀器發(fā)展至今，大致可分為三種模式：傳統(tǒng)硬件化儀器、現(xiàn)在流行的以軟件為主體的虛擬儀器、智能控件化虛擬儀器。智能控件化虛擬儀器也稱(chēng)為秦氏模型虛擬儀器，本文對(duì)這一儀器模式的概念、形成原理、科學(xué)內(nèi)涵、數(shù)學(xué)建模、軟件構(gòu)架，以及開(kāi)發(fā)該模式儀器的零編程開(kāi)發(fā)系統(tǒng)等方面展開(kāi)了深入研究。 深層次論述了秦氏模型的概念、原理、科學(xué)內(nèi)涵以及這一思想的深入發(fā)展——“巖石模型”等內(nèi)容。秦氏模型虛擬儀器是一種新的儀器模式，智能虛擬控件是其核心內(nèi)容。秦氏模型

2、思想的基本內(nèi)容是：將非智能虛擬控件經(jīng)“功能賦予”后與儀器功能進(jìn)行“測(cè)試融合”，從而形成“智能儀器單元”——智能虛擬控件，對(duì)這些智能虛擬控件進(jìn)行積木式的隨意拼搭，即可直接在PC機(jī)內(nèi)形成成百上千、類(lèi)型用途各異的虛擬儀器，并顯示在屏幕上直接供用戶(hù)使用。在秦氏模型思想中，“功能賦予”、“測(cè)試融合”和“積木式拼搭”是三個(gè)基本而重要的概念，是設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。文章從秦氏模型的概念、原理，智能虛擬控件的模型要素，基于“功能賦予”和“測(cè)試融

3、合”的智能虛擬控件的形成原理，以及“功能賦予”和“測(cè)試融合”的具體實(shí)現(xiàn)——E-F函數(shù)等方面闡述了這一思想。智能虛擬控件的在大特點(diǎn)是使儀器中的功能模塊與空間模型實(shí)現(xiàn)了融合，把儀器的功能、性能、控制關(guān)系等全部由記得融合于一個(gè)或幾個(gè)部件之中，它的實(shí)現(xiàn)使儀器從傳統(tǒng)的整機(jī)演變?yōu)椴考?，從根本上改變了儀器的設(shè)計(jì)與制造模式。智能虛擬控件的實(shí)現(xiàn)也使得儀器更高層次的集成成為可能?！皫r石模型”是對(duì)秦氏模型的繼承和發(fā)展，是對(duì)測(cè)試功能和儀器進(jìn)行多次、深度的集成，

4、在理論上對(duì)全部機(jī)械測(cè)試類(lèi)儀器建立“有界無(wú)限”的統(tǒng)一模型，創(chuàng)成一個(gè)巨型儀器庫(kù)?！皫r石模型”大型儀器庫(kù)的出現(xiàn)，結(jié)束了測(cè)試領(lǐng)域的單機(jī)時(shí)代，從此用戶(hù)使用測(cè)試儀器將不僅以單機(jī)為使用單位，而且可以用一個(gè)包羅系列儀器在內(nèi)的儀器庫(kù)作為使用單位。 研究了系統(tǒng)建模五元模型和模塊化建模方法，并以此建立了秦氏模型虛擬儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)模型、秦氏模型虛擬儀器統(tǒng)一模型，深入闡述了模型的組成結(jié)構(gòu)。兩個(gè)系統(tǒng)模型的建立，為秦氏模型虛擬儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)以及秦氏模型虛擬儀器的

5、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)提供了理論基礎(chǔ)、統(tǒng)一的規(guī)范規(guī)則，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可理解性，使得系統(tǒng)增量開(kāi)發(fā)的速度得到大大提升。根據(jù)兩個(gè)系統(tǒng)模型，通過(guò)對(duì)多種測(cè)控分析儀器的原理、功能、性能、精度指標(biāo)和使用環(huán)境等的研究，論述了對(duì)虛擬儀器典型功能的模塊化數(shù)學(xué)建模，建立了部分信號(hào)基本處理和擴(kuò)展處理的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)對(duì)虛擬控件界面技術(shù)的研究，提出了橢球體三維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化模型，詳細(xì)闡述了其實(shí)現(xiàn)方法，并依據(jù)該模型，對(duì)虛擬選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行了界面建模。同時(shí)橢球體三維數(shù)

6、據(jù)場(chǎng)可視化模型也可應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算三維可視化研究。兩類(lèi)建模方法的研究、兩個(gè)系統(tǒng)模型和橢球體三維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化模型的建立，將秦氏模型虛擬儀器和虛擬控件從技術(shù)研究提升到理論建模的基礎(chǔ)研究。 通過(guò)對(duì)層次消息總線(xiàn)軟件體系結(jié)構(gòu)的研究，提出了動(dòng)態(tài)路由層次消息總線(xiàn)軟件體系結(jié)構(gòu)模式，研究了這一模式的風(fēng)格、構(gòu)件、連接件和配置，并采用軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言——Wright語(yǔ)言分別進(jìn)行了形式化的描述。該模式是對(duì)層次消息總線(xiàn)的發(fā)展，采用統(tǒng)一的方式刻畫(huà)智能虛

7、擬控件和有智能虛擬控件構(gòu)成的秦氏模型虛擬儀器系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)路由消息層次總線(xiàn)保留了層次消息總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，具有層次消息總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的信息傳遞方式，并支持系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)刻的動(dòng)態(tài)演化；克服了層次消息總線(xiàn)模式應(yīng)用在秦氏模型虛擬儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)時(shí)的缺陷，使得系統(tǒng)效率得到提高，控件復(fù)用程度增加，系統(tǒng)增量開(kāi)發(fā)的速度大大提升。動(dòng)態(tài)路由層次消息總線(xiàn)構(gòu)架是秦氏模型虛擬儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)藍(lán)圖，為智能虛擬控件的集成組裝提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。 綜合運(yùn)用有關(guān)原理、方法和技術(shù)，

8、設(shè)計(jì)制造了基于復(fù)用的智能虛擬控件，實(shí)現(xiàn)了面向用戶(hù)的基于柔性綜合集成技術(shù)的秦氏模型虛擬儀器零編程開(kāi)發(fā)系統(tǒng)——VMIDS(Virtual Measurement Instrument Development System)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。智能虛擬控件是秦氏模型的核心組成部分，由儀器拼搭場(chǎng)所拼搭出的儀器的種類(lèi)和數(shù)量，取決于智能虛擬控件成品庫(kù)的可復(fù)用控件的種類(lèi)和數(shù)量的多少。文章從控件的內(nèi)聚、耦合和復(fù)用三個(gè)方面討論控件的優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，編制了非智能虛擬控

9、件電子分類(lèi)檔案，介紹了功能庫(kù)的設(shè)計(jì)，以及如何由非智能虛擬控件和功能庫(kù)設(shè)計(jì)制造智能虛擬控件。秦氏模型虛擬儀器零編成開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是基于知識(shí)的柔性綜合集成開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。本文在介紹了面向控制、數(shù)據(jù)和顯示的綜合集成技術(shù)的基礎(chǔ)上，論述了秦氏模型虛擬儀器零編程拼搭機(jī)理——基于知識(shí)的柔性綜合集成技術(shù)；利用該技術(shù)，研制成功了秦氏模型虛擬儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)——VMIDS3.0開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。最后介紹了在VMIDS3.0開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中怎么開(kāi)發(fā)秦氏模型虛擬儀器，同時(shí)給出了典型秦氏模型