1 研究背景
我們通過火箭姿態(tài)姿態(tài)控制CAD系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)和仿真計(jì)算,然而,這些我們?cè)O(shè)計(jì)的這些控制器結(jié)果和仿真計(jì)算得出的頻域分析結(jié)果、時(shí)域仿真結(jié)果都是重要的仿真數(shù)據(jù),都需要有組織地存儲(chǔ)起來,以便后期查看、輸出技術(shù)文檔等等。因此設(shè)計(jì)具有數(shù)據(jù)管理功能的火箭姿態(tài)控制CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有非常重要的意義。CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為火箭姿態(tài)控制CAD系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。同時(shí),有助于提高設(shè)計(jì)仿真效率的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)也是箭姿態(tài)姿態(tài)控制CAD系統(tǒng)的重要系統(tǒng)組成。
CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的核心部分是數(shù)據(jù)庫(kù),它不僅要存儲(chǔ)歷次仿真中積累下來的大量珍貴的仿真數(shù)據(jù),還要存儲(chǔ)各種紛繁的仿真計(jì)算用的方程參數(shù)數(shù)據(jù)。然而要對(duì)這些關(guān)系紛繁的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看、編輯、分析,單靠數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)提供的用戶界面是很不方便的,因此就需要開發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)前端界面軟件,即CAD數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件。此CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)應(yīng)具有的一個(gè)比較人性化的功能,就是能給用戶提供簡(jiǎn)單易用的手工錄入數(shù)據(jù)界面,以便可以手工設(shè)置各別仿真模型的參數(shù)。顯然,這些參數(shù)數(shù)據(jù)不是記錄在文件中的,而是需要人工根據(jù)情況輸入的,無法用批處理的方法統(tǒng)一導(dǎo)人數(shù)據(jù)庫(kù)i3i。此外,通過此CAD數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件可以向數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入仿真任務(wù)書中的參數(shù),然后形成統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄,以便于為姿態(tài)控制仿真程序提供計(jì)算參數(shù)。同樣,控制器的設(shè)計(jì)結(jié)果,仿真程序的計(jì)算結(jié)果也保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中,以便利用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)果數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析、技術(shù)報(bào)表自動(dòng)生成等功能,為用戶提供有關(guān)火箭姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)方案的性能的重要信息。
同時(shí),還要通過CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)。用戶不必掌握深厚的數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí),只需通過CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作,就可以對(duì)用信息戶、仿真文件、仿真數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,也可以對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)行多種方式的備份或恢復(fù)。
本文主要研究可以滿足以上背景需要的火箭姿態(tài)控制CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是整個(gè)CAD及仿真系統(tǒng)的為支持平臺(tái),它是在基于SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)的仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)之上開發(fā)的。
2 CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)
2.1 需求分析
要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),首先要做好此系統(tǒng)的需求分析,確定都有哪些功能模塊以及每個(gè)功能模塊都要實(shí)現(xiàn)哪些功能。
對(duì)于火箭姿態(tài)控制CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),主要的工作流程可以如下描述:用戶通過登錄模塊驗(yàn)證用戶身份,登錄系統(tǒng)并獲得相應(yīng)的操作權(quán)限;通過任務(wù)管理模塊創(chuàng)建任務(wù)、批量導(dǎo)人參數(shù);參數(shù)處理模塊為用戶將要進(jìn)行的仿真任務(wù)提供所需計(jì)算參數(shù);設(shè)計(jì)及仿真任務(wù)結(jié)束時(shí),將結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫(kù),而且用戶可以通過數(shù)據(jù)查詢模塊,按一定的條件查詢歷史仿真結(jié)果并可以自動(dòng)輸出相應(yīng)的技術(shù)報(bào)表;用戶通過文檔管理模塊可以對(duì)原始參數(shù)數(shù)據(jù)文件、生成的技術(shù)報(bào)表文檔進(jìn)行管理;具有系統(tǒng)管理員權(quán)限的用戶可以通過系統(tǒng)維護(hù)模塊對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行備份、還原等系統(tǒng)維護(hù)操作。
2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)
根據(jù)以上功能需求描述和實(shí)際情況,我們劃分出以下幾個(gè)系統(tǒng)模塊.并詳盡指出每個(gè)模塊應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能。
登錄模塊:利用賬戶號(hào)、密碼進(jìn)行系統(tǒng)登錄功能;新用戶注冊(cè)功能;數(shù)據(jù)庫(kù)連接配置功能。
任務(wù)管理模塊:按火箭級(jí)數(shù)創(chuàng)建仿真任務(wù)功能;為任務(wù)批量導(dǎo)入、修改、刪除仿真參數(shù)的功能。
用戶管理模塊:用戶仿真任務(wù)的管理功能,包括任務(wù)的選擇、切換、刪除;用戶信息的修改、添加和刪除功能。
計(jì)算參數(shù)的處理與提供模塊:按照指定的插值方式完成參數(shù)的插值計(jì)算功能,其中插值方式有線性插值、保持、置零三種方式,對(duì)于秒點(diǎn)、階次的不同所帶來的特殊的插值情況,插值程序能夠自動(dòng)識(shí)別處理;參數(shù)以統(tǒng)一的格式保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中,為頻域分析程序、控制器設(shè)計(jì)程序、時(shí)域仿真計(jì)算程序、起飛漂移計(jì)算程序供計(jì)算參數(shù)。
數(shù)據(jù)查詢模塊:按用戶、時(shí)間、技術(shù)指標(biāo)等查詢條件對(duì)歷史仿真結(jié)果進(jìn)行查詢功能;導(dǎo)出查詢結(jié)果并自動(dòng)生成技術(shù)報(bào)表功能。查詢結(jié)果包括頻域分析、時(shí)域仿真的數(shù)值型結(jié)果和曲線圖型的結(jié)果。
文檔管理模塊:可以完成仿真參數(shù)數(shù)據(jù)文件、仿真結(jié)果報(bào)告等文檔的管理功能。譬如添加、刪除、移動(dòng)、復(fù)制等功能。
系統(tǒng)維護(hù)模塊:系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份、還原功能,備份的方式包括完全備份和差異備份;根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)日志文件的大小,對(duì)日志文件定期維護(hù)的功能。
每一個(gè)功能模塊中的所有功能都在一個(gè)界面上實(shí)現(xiàn)。我們都要對(duì)每個(gè)功能模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)的界面。界面的設(shè)計(jì)在本文中暫不討論。
3 技術(shù)方案
3.1 系統(tǒng)架構(gòu)確定
為了簡(jiǎn)化研究和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,無論是在看待整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)上還是在某個(gè)具體軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中,人們都傾向于采用一種分層結(jié)構(gòu)的思想。在常見的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中,模塊化的分層設(shè)計(jì)模型是提高系統(tǒng)可用性和可維護(hù)性的主要途徑。常見的分層架構(gòu)有“雙層架構(gòu)模式”和“三層構(gòu)架模式”。然而,三層構(gòu)架相比于雙層架構(gòu)有具有結(jié)構(gòu)清晰、耦合度低、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性高、容易適應(yīng)需求變化等優(yōu)點(diǎn)。這里所說的三層架構(gòu),不是指物理上的三層,不是簡(jiǎn)單地放置三臺(tái)機(jī)器就是三層體系結(jié)構(gòu),也不僅僅有B/S應(yīng)用才有三層架構(gòu),三層是指邏輯上的三層。通過引入中間層,將復(fù)雜的系統(tǒng)功能從傳統(tǒng)的雙層結(jié)構(gòu)(Clien-tServer)應(yīng)用模型中分離出來,并提供了可伸縮、易于訪問、易于管理的方法,可以將多種應(yīng)用服務(wù)分別封裝部署于應(yīng)用服務(wù)器,同時(shí)增強(qiáng)了應(yīng)用程序可用性、安全性、封裝復(fù)用性、可擴(kuò)展性和可移植性,使用戶在管理上所花費(fèi)的時(shí)間最小化,從而實(shí)現(xiàn)了便捷、高效、安全、穩(wěn)定的系統(tǒng)應(yīng)用。
針對(duì)本CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),將利用“三層構(gòu)架模式”進(jìn)行設(shè)計(jì),進(jìn)而提高系統(tǒng)的可用性和可維護(hù)性。所謂的三層架構(gòu)就是在表示層、數(shù)據(jù)訪問層之間加入了一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯層,它與表示層、數(shù)據(jù)訪問層共同構(gòu)成三層體系,如圖1所示。在本系統(tǒng)中,表示層即為用戶界面,業(yè)務(wù)邏輯層即為設(shè)計(jì)仿真計(jì)算層。
圖1 三層構(gòu)架模式
3.2 數(shù)據(jù)訪問層技術(shù)選擇
根據(jù)不同數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的工作環(huán)境,我們應(yīng)選擇相對(duì)適合的通用數(shù)據(jù)訪問技術(shù)。
在火箭姿態(tài)CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中,在進(jìn)行設(shè)計(jì)或仿真計(jì)算時(shí),要獲得最佳的數(shù)據(jù)訪問性能,就需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取大量的參數(shù)數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)緩存至內(nèi)存中,以供設(shè)計(jì)或仿真程序使用。然而,在這么多的通用數(shù)據(jù)訪問方法中,ADO.NET類是唯一的能以斷開連接的方式工作的通用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)訪問技術(shù)。利用ADO.NET數(shù)據(jù)訪問技術(shù),用戶可以從服務(wù)器端訪問、下載參數(shù)數(shù)據(jù),并將所需的大量的參數(shù)緩存至內(nèi)存中,然后就和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)斷開連接。而一旦設(shè)計(jì)或仿真計(jì)算程序處理完數(shù)據(jù),還能再次連接上原來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ),并將改動(dòng)的內(nèi)容更新到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上。
所以,針對(duì)本系統(tǒng)的工作特點(diǎn),我們將選用ADO.NET通用數(shù)據(jù)訪問技術(shù)作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問層的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
4 數(shù)據(jù)庫(kù)基表設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的每個(gè)界面及其上面的功能都與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)、密切相關(guān)。在保證系統(tǒng)功能模塊之間低耦合或無耦合的前提下,我們?yōu)槊總(gè)功能模塊建立一張能與此功能模塊相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)基表,其中有下劃線的字段為其基表的組合主鍵,數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL Server 2008。下面是數(shù)據(jù)庫(kù)基表的設(shè)計(jì),基表之間的關(guān)系如圖2所示。
圖2 數(shù)據(jù)庫(kù)基表關(guān)系圖
任務(wù)信息表:
火箭代號(hào),級(jí)數(shù),版本號(hào),任務(wù)編號(hào),創(chuàng)建人,起始時(shí)間,結(jié)束時(shí)間,備注。
用戶信息表:
用戶ID,密碼,姓名,性別,是否是管理員,
是否記住密碼,上次任務(wù)編號(hào),備注
用戶任務(wù)信息表:
用戶ID,任務(wù)編號(hào),用戶任務(wù)結(jié)果ID,是否是設(shè)計(jì)人員(任務(wù)類型),……各個(gè)通道存儲(chǔ)時(shí)間字段……,備注,
控制器設(shè)計(jì)參數(shù)表:
用戶任務(wù)結(jié)果ID,控制器類型,秒點(diǎn),……(各個(gè)控制器參數(shù)字段)……
參數(shù)基表(模型):
任務(wù)編號(hào),值類型,值狀態(tài),秒點(diǎn),階次,……(各個(gè)參數(shù)字段)……
仿真結(jié)果基表(模型):
用戶任務(wù)結(jié)果ID,值狀態(tài),秒點(diǎn),……(各個(gè)仿真結(jié)果字段)
在以上基表中,任務(wù)信息表對(duì)應(yīng)著任務(wù)管理模塊,存儲(chǔ)有系統(tǒng)關(guān)任務(wù)的屬性信息;用戶信息表對(duì)應(yīng)著登錄模塊,存儲(chǔ)賬戶、密碼、等用戶信息;用戶任務(wù)信息表存儲(chǔ)有關(guān)用戶各自所做的任務(wù)的信息;控制器設(shè)計(jì)參數(shù)表存儲(chǔ)用戶每個(gè)任務(wù)設(shè)計(jì)的控制器參數(shù)取值。其中,參數(shù)基表具體包括剛體參數(shù)、振動(dòng)參數(shù)、晃動(dòng)參數(shù)、控制觀測(cè)參數(shù)、起飛漂移參數(shù)、滾動(dòng)參數(shù)表,分別存儲(chǔ)每個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)參數(shù)類型的參數(shù)值。仿真結(jié)果基表包括時(shí)域各個(gè)通道的結(jié)果狀態(tài)表,也包括頻域分析各個(gè)通道的裕度表、結(jié)果狀態(tài)表,分別存儲(chǔ)每個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)、仿真結(jié)果值。數(shù)據(jù)查詢模塊就是根據(jù)各個(gè)仿真結(jié)果基表中的數(shù)據(jù),完成按條件結(jié)果數(shù)據(jù)查詢、技術(shù)報(bào)表自動(dòng)輸出等功能。
5 結(jié)束語
本文給出了相對(duì)比較合理的系統(tǒng)模塊劃分、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的選擇,為真正編碼實(shí)現(xiàn)火箭姿態(tài)控制CAD系統(tǒng)打下了全面堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
核心關(guān)注:拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用,蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想,集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念,功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理,全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域,是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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