CC BY
6О.Г. Щербань
кандидат технических наук, доцент
А.В. Еремеев
Южный Федеральный Университет (ЮФУ)
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВОПРОСОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ, РЕАЛИЗОВАННОЕ СРЕДСТВАМИ LABVIEW
АННОТАЦИЯ. Реализовано программное обеспечение вопросов численного исследования частотных характеристик линейных объектов, заданных структурными схемами с известными передаточными функциями. Функционал разработанного программного продукта, ориентированного на использование как под 32-разрядные операционные системы (ОС), так и под 64-разрядные ОС, опционально соответствует известному ПО Classic версии 3. Доработаны вопросы сохранения файлов численных исследований и их последующего использования в иных программных средствах.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: программное обеспечение, структурная схема, передаточные функции, частотные характеристики, численные исследования.
Введение
Известный программный продукт Classic предназначен для моделирования, анализа свойств и характеристик динамических звеньев или технических систем в целом, заданных структурными схемами или графами с извест-
ACS Л
Кпсс
® Свойства
Э Методы
-ACS © А © ACS с
©в d ©, f
© F © L Я
© J © V
Рис.1. Структура класса ACS
ными передаточными функциями. При всех несомненных достоинствах этого программного средства к его недостаткам можно отнести отсутствие возможности документирования результатов расчетов, сохранения результатов в отдельные файлы данных для последующего использования в других программных средствах, например, в MathCad, MatLab и им подобных. Кроме того, Classic является полностью обособленным программным обеспечением (ПО). В нем отсутствует возможность интеграции с различными технически ориентированными средами разработки. Существенной особенностью этого ПО также является возможность запуска только под управлением 32-разрядных операционных систем, в то время как в современных персональных компьютерах используются уже 64-разрядные операционные системы.
Соответственно, необходима формализованная система исследования динамических характеристик технических систем подобная Classic, но не имеющая вышеназванных недостатков. Для преодоления проблем и ограничений схе-
ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ, № 2 (142), 2018
мотехнического моделирования динамических звеньев или технических систем в целом разработан аналогичный (по функционалу) программный продукт, в котором исключены все вышеперечисленные недостатки.
Основами для разработки нового ПО выбраны среда LabVIEW (язык программирования G) компании National Instruments и среда Microsoft Visual Studio (язык программирования C#) компании Microsoft.
Основной причиной такого выбора является то, что оба языка поддерживают работу с платформой .NET Framework, следовательно,
они имеют и общий исполняющий механизм. Одним из аспектов этого механизма является наличие хорошо определенного набора типов, способных понимать каждый поддерживающий .NET язык. Этот механизм исключает проблемы совместимости сборок, созданных с использованием разных языков программирования. Кроме того, язык G предоставляет гибкую систему управления потоками данных, а С# компенсирует отсутствие объектно-ориентированной парадигмы в языке G. Для сохранения результатов моделирования предлагается использовать формат XML-файла.
Рис.2. Система вызова функций
Рис.3. Пример интерфейса программы
Реализация ПО
В последовательности реализации программного продукта можно выделить следующие 3 части.
Первой частью является реализация математической основы программного обеспечения. Чтобы изолировать математическую компоненту программы от пользовательского интерфейса разработана динамическая библиотека AcsSharp. dll (с использованием языка C#). Она включает в себя единственный класс ACS, описывающий динамическое звено как автономный объект, а также методы взаимодействия с этим объектом (рис. 1). Основными методами взаимодействия с объектом являются метод получения частотной передаточной функции системы, методы вычисления частотных и логарифмических частотных характеристик.
Вторая часть направлена на интеграцию описанной выше библиотеки в среду LabVIEW посредством платформы .NET Framework. Данный способ взаимодействия позволяет моделировать
исследуемый объект в объектно-ориентированной манере. Объектно-ориентированный подход также позволяет выстроить более гибкую и изящную систему вызова функций (методов) в LabVIEW (рис. 2).
Реализация пользовательского интерфейса является заключительной, но не менее важной частью создания программного обеспечения. Обеспечиваются все элементы пользовательского интерфейса, необходимые для ввода передаточных функций звеньев систем, всевозможного отображения результатов моделирования и сохранения результатов исследований в отдельный XML-файл. Пример окна программы приведен на рис. 3.
Заключение
Для корректной работы программы под управлением операционных систем семейства Windows необходимо дополнительно устанавливать дистрибутивы .NET Framework 4.5 + и LabVIEW Runtime Engine.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Троелсен Э. Язык программирования C# 5.0 и платформа .NET 4.5. М.: Издательский дом «Вильямс», 2012. 1311 с.
2. Суранов А.Я. LabVIEW: справочник по функциям. М.: ДМК Пресс, 2010. 536 с.
