面向对象软件工程的研究与主动磁轴承控制系统的实现
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摘要
80年代初以来，面向对象技术在计算机软件开发技术研究和应用领域中十分活跃，它的优越性几乎在一夜之间为人们所接受。面向对象技术从人们的认识论、方法(建模)论、系统分析与设计、编程风格、测试方法与策略等领域强烈地影响和推动一系列计算机高技术的发展，并将有力地促进多学科的综合应用。
主动磁轴承技术是一种高新技术，其研究涉及到电磁学、控制理论、机械学、转子动力学以及计算机科学等众多学科的知识。另一方面，随着主动磁轴承技术逐渐被人们认识和掌握，主动磁轴承将广泛地应用于以下领域：航空航天领域、真空技术领域、机床与高速旋转机械、能源交通等。
本文首先介绍了面向对象设计的思想，研究了面向对象软件工程方法及其在实时系统分析设计中的运用：在分析主动磁悬浮轴承控制系统工作原理的基础上，对磁轴承实时控制系统进行了需求分析：建立了系统的静态模型和动态模型。之后，说明了DSP数字控制器的结构，设计并实现了控制系统的硬件部分。最后对软硬件系统进行了测试和调试，确认了系统的正确性。本文研究成果在磁轴承系统上投入使用，实现了五自由度转轴在主动磁轴承中的稳定悬浮和高速运转(转速达60000转／分钟以上，转轴径向跳动小于20μm)。
The Object-Oriented analysis and design methodology emerged in the 1980s. Now, it has been used to develop thousands of information systems. Object-Oriented programming is becoming the dominant programming strategy for software design.
Active Magnetic Bearing (AMB) is one of outstanding technology, and the research come down to electromagnetic, control theory, machine, rotor dynamics and computer science, and so on. On the other hand, with the technology of AMB is known and mastered gradually, AMB will be applied to these fields far and wide: aviation and spaceflight, vacuum technology, machine tool and tail-wagging engineer, energy source and traffic, and so on.
Firstly, this thesis introduced Object-Oriented design ideas. Then the thesis narrated Object-Oriented software engineering (OOSE) and its apply in analysis and design for real time system. Based on the analysis of AMB working principium, AMB real time controlling system was designed with OOSE. At last, we give the hardware design, debugging and DSP realization to the digital controller, make the four-axis rotate axis suspend steadily and high-speed rotation (above to 60000 min"1,
radial flounce limited in 20 p. m ) in AMB which based in TMS320F240.
主动磁轴承技术是一种高新技术，其研究涉及到电磁学、控制理论、机械学、转子动力学以及计算机科学等众多学科的知识。另一方面，随着主动磁轴承技术逐渐被人们认识和掌握，主动磁轴承将广泛地应用于以下领域：航空航天领域、真空技术领域、机床与高速旋转机械、能源交通等。
本文首先介绍了面向对象设计的思想，研究了面向对象软件工程方法及其在实时系统分析设计中的运用：在分析主动磁悬浮轴承控制系统工作原理的基础上，对磁轴承实时控制系统进行了需求分析：建立了系统的静态模型和动态模型。之后，说明了DSP数字控制器的结构，设计并实现了控制系统的硬件部分。最后对软硬件系统进行了测试和调试，确认了系统的正确性。本文研究成果在磁轴承系统上投入使用，实现了五自由度转轴在主动磁轴承中的稳定悬浮和高速运转(转速达60000转／分钟以上，转轴径向跳动小于20μm)。
The Object-Oriented analysis and design methodology emerged in the 1980s. Now, it has been used to develop thousands of information systems. Object-Oriented programming is becoming the dominant programming strategy for software design.
Active Magnetic Bearing (AMB) is one of outstanding technology, and the research come down to electromagnetic, control theory, machine, rotor dynamics and computer science, and so on. On the other hand, with the technology of AMB is known and mastered gradually, AMB will be applied to these fields far and wide: aviation and spaceflight, vacuum technology, machine tool and tail-wagging engineer, energy source and traffic, and so on.
Firstly, this thesis introduced Object-Oriented design ideas. Then the thesis narrated Object-Oriented software engineering (OOSE) and its apply in analysis and design for real time system. Based on the analysis of AMB working principium, AMB real time controlling system was designed with OOSE. At last, we give the hardware design, debugging and DSP realization to the digital controller, make the four-axis rotate axis suspend steadily and high-speed rotation (above to 60000 min"1,
radial flounce limited in 20 p. m ) in AMB which based in TMS320F240.
引文
[1] Booch G. (1991), object—Oriented design with Applications, Redwood city: Benjamin/cummings
[2] Cood P. and Yourdon E. (1991a), Object—Oriented Analysis, Englewood Cliffs, NJ: Prentice—Hall.
[3] Coad P. and Yourdon E. (1991b), Object—Oriented Design Englewood Cliffs, NJ: Prentice—Hall.
[4] Shlaer S. and Mellor S. J. (1988), object—oriented Systems Analysis, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall
[5] Wasserman A. I. (1990), The object—oriented Structured Design notation for Software design representation. IEEE Computer, March, PP. 50-62
[6] Jacobson. (1994), Object—Oriented Software Engineering. The Riverside Printing CO.
[7] 徐家福等(1992)，对象式程序设计语言，南京大学出版社
[8] 陈世鸿、黄水松(1995．3)，面向对象软件设计方法的研究，武汉大学学报
[9] 陈世鸿等(1997．1)，OOP的计算模型研究，电脑与信息技术
[10] 刘衡祁 《主动磁轴承数字控制系统的研究及其DSP实现》 南京航空航天大学硕士学位论文2000．3
[11] 张钢、虞烈、谢友柏 《电磁轴承的发展与研究》轴承，1997．10
[12] Texas Instruments 《TMS320C6000 Digital Signal Process》(Compact Disc)
[13] 《TMS320C2xx 数字信号处理器用户指南》P&S武汉力源电子股份有限公司1998．9
[14] 《TMS320C1x／C2x／C2xx／C5x汇编语言工具用户指南》P&S武汉力源电子股份有限公司1998．9
[15] 《TMS320C24x DSP 控制器参考手册 第一卷：CPU、系统和指令集》 P&S武汉力源电子股份有限公司1998．8 ．
[16] 《TMS320C24x DSP 控制器参考手册 第二卷：外设模块》P&S武汉力源电子股份有限公司1998．8
[17] 《TMS320C240／F240 数字信号处理器数据手册》 P&S武汉力源电子股份有限公司1998．8
[18] Texas Instruments 《TMS320C240, TMS320F240 DSPCONTROLLERS》
[19] Texas Instruments Seed 《DSP Training Course》 2000年第3季度
[20] Texas Instruments 《TMS320C2XX User's Guide》
[2] Cood P. and Yourdon E. (1991a), Object—Oriented Analysis, Englewood Cliffs, NJ: Prentice—Hall.
[3] Coad P. and Yourdon E. (1991b), Object—Oriented Design Englewood Cliffs, NJ: Prentice—Hall.
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[5] Wasserman A. I. (1990), The object—oriented Structured Design notation for Software design representation. IEEE Computer, March, PP. 50-62
[6] Jacobson. (1994), Object—Oriented Software Engineering. The Riverside Printing CO.
[7] 徐家福等(1992)，对象式程序设计语言，南京大学出版社
[8] 陈世鸿、黄水松(1995．3)，面向对象软件设计方法的研究，武汉大学学报
[9] 陈世鸿等(1997．1)，OOP的计算模型研究，电脑与信息技术
[10] 刘衡祁 《主动磁轴承数字控制系统的研究及其DSP实现》 南京航空航天大学硕士学位论文2000．3
[11] 张钢、虞烈、谢友柏 《电磁轴承的发展与研究》轴承，1997．10
[12] Texas Instruments 《TMS320C6000 Digital Signal Process》(Compact Disc)
[13] 《TMS320C2xx 数字信号处理器用户指南》P&S武汉力源电子股份有限公司1998．9
[14] 《TMS320C1x／C2x／C2xx／C5x汇编语言工具用户指南》P&S武汉力源电子股份有限公司1998．9
[15] 《TMS320C24x DSP 控制器参考手册 第一卷：CPU、系统和指令集》 P&S武汉力源电子股份有限公司1998．8 ．
[16] 《TMS320C24x DSP 控制器参考手册 第二卷：外设模块》P&S武汉力源电子股份有限公司1998．8
[17] 《TMS320C240／F240 数字信号处理器数据手册》 P&S武汉力源电子股份有限公司1998．8
[18] Texas Instruments 《TMS320C240, TMS320F240 DSPCONTROLLERS》
[19] Texas Instruments Seed 《DSP Training Course》 2000年第3季度
[20] Texas Instruments 《TMS320C2XX User's Guide》