基于微内核结构智能测控系统软件设计方法研究

论文摘要

随着计算机、测控、通信和传感器等相关技术的发展,以计算机技术为核心的智能测控系统已经成为测控系统发展的趋势。智能测控系统软件是智能测控系统的核心和关键,直接影响着智能测控系统稳定运行。传统测控软件设计方法针对单一具体的测控对象进行开发,难以满足智能测控系统对高可靠性、灵活性的要求。微内核体系结构的软件具有良好的灵活性和可扩展性,因此,研究基于微内核体系结构智能测控系统软件设计方法具有重要理论意义和实际应用价值。本文详细分析了微内核结构软件的静态和动态特性,在此基础上结合智能测控系统软件设计原则,提出了一种基于微内核体系结构的智能测控系统软件设计方法,给出了智能测控系统软件体系结构及主要组成单元；为保证微内核结构的智能测控系统中关键任务的可调度性,结合模糊理论,设计了多特征参数的测控任务综合优先级模糊调度算法,实现了混合任务集测控任务实时调度；研究了微内核间通信方法,应用LabVIEW编程语言,设计并实现了IEEE1588高精度时钟同步和测控数据XML的规范化传输。将该方法应用到发酵过程智能测控系统中,设计了微内核体系结构的发酵过程智能测控系统软件。实验结果表明,应用该方法所设计的微内核体系结构的智能测控系统软件很好地完成发酵过程测控任务间的有序调度,实现了L-乳酸发酵过程智能检测和优化控制。基于微内核体系结构的智能测控系统软件具有很好适应性、可扩展性和可靠性,有效地降低各系统软件模块之间耦合度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 测控系统软件设计方法研究现状
• 1.2.1 结构化软件设计方法
• 1.2.2 面向对象软件设计方法
• 1.2.3 基于构件技术软件设计方法
• 1.3 软件体系结构研究进展
• 1.4 微内核概念提出与发展现状
• 1.5 课题的研究意义和主要研究内容
• 1.5.1 课题的研究意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 第二章 微内核体系结构智能测控系统软件设计方法研究
• 2.1 引言
• 2.2 微内核体系结构软件特性分析
• 2.2.1 微内核结构软件的静态特性
• 2.2.2 微内核结构软件的动态特性
• 2.3 微内核体系结构智能测控系统软件设计方法
• 2.3.1 智能测控系统软件设计原则
• 2.3.2 微内核结构的智能测控系统软件
• 2.4 小结
• 第三章 多特征参数的任务综合优先级模糊调度算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 智能测控系统任务相关属性分析
• 3.2.1 智能测控任务特征分析
• 3.2.2 测控任务状态划分
• 3.3 测控任务实时调度算法研究
• 3.3.1 测控任务实时调度算法分类
• 3.3.2 传统实时测控任务调度算法研究
• 3.4 多特征参数任务综合优先级模糊调度算法
• 3.4.1 模糊集合理论
• 3.4.2 多特征参数任务综合优先级模糊算法
• 3.4.3 综合优先级模糊调度算法
• 3.4.4 模糊调度算法性能测试
• 3.5 小结
• 第四章 微内核间通信方法的研究
• 4.1 引言
• 4.2 时钟同步方法研究
• 4.2.1 时钟同步技术
• 4.2.2 IEEE1588时钟同步协议原理
• 4.2.3 时钟同步精度影响因素分析
• 4.2.4 时钟同步程序设计与测试结果分析
• 4.3 跨平台数据传输方法研究
• 4.3.1 XML技术
• 4.3.2 实时测控数据传输系统描述
• 4.3.3 XML构造/解析器设计
• 4.3.4 基于XML数据传输程序设计
• 4.4 小结
• 第五章 微内核结构发酵过程智能测控系统设计与实现
• 5.1 引言
• 5.2 基于PXI总线发酵过程智能测控系统
• 5.3 微内核结构发酵过程智能测控系统软件设计
• 5.4 微内核智能测控系统软件在L-乳酸发酵过程中应用
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书