Аннотация к магистерской диссертации на тему "Расширение цифрового осциллографа системы управления за счет включения анализатора сигналов" по специальности 055200 "Компьютерные системы управления"

Актуальность работы. Работа направлена на решение актуальной научной проблемы – создание методического базиса по созданию методики построения подсистемы анализа сигналов для приложения системы управления технологическим оборудованием. В последнее время использование систем числового программного управления (ЧПУ) становится неотъемлемой частью любого современного производства. Особый интерес представляет вопрос расширения функциональности таких систем для широкого круга аппаратных средств и решаемых задач. Современные системы числового программного управления располагают определенными свободными ресурсами вычислительной мощности, которыми необходимо эффективно воспользоваться. Наиболее перспективный способ использования этих ресурсов состоит в создании и развитии подсистемы диагностики. При наличии уже разработанных приложений особую актуальность имеет вопрос расширения функциональности подобных систем для поддержания их конкурентоспособными на рынке программных продуктов.

Цель данной работы. Создание методики построения подсистемы анализа сигналов для приложения системы управления технологическим оборудованием.

Для достижения цели поставлены следующие научные задачи:

• Анализ существующих на рынке программных решений и определение требований к конкурентоспособной системе.
• Определение программных подходов и разработка алгоритмов высокопроизводительной обработки больших объемов данных.
• Построение объектной модели универсального анализатора сигналов с открытой модульной архитектурой.
• Практическая реализация анализатора сигналов в системе ЧПУ WinPCNC.

Для решения поставленной задачи был использован широкий круг источников по данному вопросу, в том числе по системам ЧПУ, языковым и инструментальным средствам разработки, объектно-ориентированному проектированию, технологиям межзадачного взаимодействия и визуальному программированию.

Методы исследования. Теоретические исследования базировались на методах объектно-ориентированного проектирования (декомпозиции, абстракции, иерархии), концепции объектно-ориентированного программирования, языке визуального проектирования UML.

Научная новизна. Разработана методика построения подсистемы анализатора сигналов на основе модульной открытой архитектуры и теоретические основы алгоритмов высокопроизводительной обработки больших объемов данных. Разработанная методика может быть использована для создания анализатора сигналов для приложения системы управления технологическим оборудованием.

Апробация работы. Теоретические и практические результаты работы были применены при создании подсистемы анализатора сигналов для цифрового осциллографа системы ЧПУ WinPCNC. Представлялись доклады на регулярных семинарах научно-исследовательской лаборатории кафедры “Компьютерные системы управления”. Кроме того, научные и практические результаты работы применялись при организации учебного процесса на кафедре.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа включает пояснительную записку на 68 страницах, иллюстративные материалы в виде 30 рисунков и список литературы из 18 наименований.

Во введении была описана проблематика построения анализатора сигналов для цифрового осциллографа систем управления технологическим оборудованием.

В первой главе была рассмотрена важность цифрового осциллографа для системы управления. Описаны требования, предъявляемые к цифровому осциллографу на современном этапе развития программно-аппаратных средств. Рассмотрены программные подходы создания высокопроизводительных приложений для обработки данных. Поставлены задачи по расширению цифрового осциллографа за счет включения анализатора сигналов.

Во второй главе была рассмотрена модель представления данных цифрового осциллографа и сформулированы принципы эффективного распределенного хранения данных.

В третьей главе сформирована и детально рассмотрена реализация методики распределенного хранения данных.

В четвертой главе сформулированы принципы построения подсистемы анализа сигналов и сформирована объектная модель, реализующая данные принципы.

В пятой главе описано применение созданной методики создании подсистемы анализа сигналов для цифрового осциллографа системы управления технологическим оборудованием и проанализированы результаты работы.

В заключении сделаны выводы об эффективности предложенной методики на базе выполненной реализации.

Основные выводы

1. Предложенные идеи позволили решить такие диагностические задачи как: анализ Фурье, построение АФЧХ, круговой тест, анализ контура, интегральные и дифференциальные вычисления над сигналами, арифметические операции и некоторые другие в рамках единого приложения цифрового осциллографа.
2. Высокая производительность обработки больших объемов данных обеспечивается за счет применения компонентного подхода в архитектуре. Инкапсуляция данных в COM-компонентах позволяет избежать дублирования данных и ускоряет работу за счет обмена только COM-интерфейсами.

Предложенная схема построения вычислительной подсистемы позволяет расширять и конфигурировать наборы вычислителей без перекомпиляции существующих программных модулей. Для расширения вычислительных функций конечный пользователь нуждается только в спецификации интерфейса вычислителей.