软件复用在管道虚拟仿真系统设计中的应用

论文摘要

管道仿真技术通过对管道系统数学模型进行计算机仿真,为管道系统结构和工艺流程设计提供依据。对于仿真结果的展示,传统的管道仿真技术基本上还停留在图、表等形式,展示手段较为单一。而近年来快速发展的虚拟现实技术与管道仿真技术的结合则实现了管道仿真系统的虚拟可视化,为观察和评价管道系统数学模型的仿真结果提供了新的途径。对于管道虚拟仿真系统的研究将成为管道仿真技术发展的一个热点方向。 本文阐述了软件复用技术在管道虚拟仿真系统分析与设计阶段的应用和实现。目标是建立一系列可复用的管道虚拟仿真系统的系统分析与设计模型、数据模型,并能够在这些模型的基础上,根据过程工业领域中不同管道系统的特点进行扩展,以减少系统重复开发工作。 根据管道系统仿真的特点,本文首先建立了一个包含了管道系统核心设备的管道系统核心模型,然后以核心模型为目标系统,分析了管道虚拟仿真系统的功能需求,建立了系统总体框架;利用UML语言建立了通用的管道虚拟仿真系统分析和设计模型;在数据库需求分析的基础上建立了管道系统核心模型的E-R数据模型。 最后,本文以某化工行业的“虚拟管道系统原料输送仿真”项目作为实例,进行了该化工管道虚拟仿真系统的面向对象系统分析与设计,验证了本文所建立的UML模型及E-R数据模型在此类管道虚拟仿真系统开发过程中需求分析与软件设计阶段的可复用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 相关技术发展概况
• 1.3.1 管道仿真技术
• 1.3.2 虚拟现实技术
• 1.3.3 软件复用与面向对象技术
• 1.4 论文研究内容
• 1.5 论文章节安排
• 第2章 管道虚拟仿真系统总体设计
• 2.1 管道系统核心模型
• 2.2 系统功能需求
• 2.3 系统体系结构设计
• 2.3.1 虚拟现实仿真系统组成
• 2.3.2 管道虚拟仿真系统总体框架
• 2.4 系统运行环境
• 2.4.1 硬件运行环境
• 2.4.2 软件运行环境
• 2.5 本章小结
• 第3章 管道虚拟仿真系统面向对象分析与设计
• 3.1 UML模型概述
• 3.2 统一开发过程 RUP
• 3.3 管道虚拟仿真系统需求分析
• 3.3.1 系统功能组成
• 3.3.2 用例图
• 3.3.3 活动图
• 3.3.4 分析类图
• 3.3.5 顺序图
• 3.4 管道虚拟仿真系统设计
• 3.4.1 设计类图
• 3.4.2 协作图
• 3.5 本章小结
• 第4章 管道虚拟仿真系统数据库设计
• 4.1 虚拟现实仿真系统数据特点
• 4.2 管道虚拟仿真系统数据库需求分析
• 4.3 面向对象数据库设计
• 4.3.1 流程工艺主题域数据模型
• 4.3.2 数学模型主题域数据模型
• 4.3.3 历史数据主题域数据模型
• 4.4 本章小结
• 第5章 化工管道虚拟仿真系统开发实例
• 5.1 化工管道系统概述
• 5.2 化工管道虚拟仿真系统分析与设计
• 5.2.1 用例模型的复用
• 5.2.2 分析模型的复用
• 5.2.3 设计模型的复用
• 5.3 化工管道虚拟仿真系统数据库设计
• 5.3.1 流程工艺主题域数据建模
• 5.3.2 数学模型主题域数据建模
• 5.3.3 历史数据主题域数据建模
• 5.3.4 设备数据主题域数据建模
• 5.4 本章小结
• 结论和展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢