Щербань О.Г., Еремеев А.В., Шабаршина И.С.

Южный Федеральный Университет

Ростов-на-Дону, Россия

ПРОГРАММНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ В LABVIEW

Известный программный продукт Classic предназначен для моделирования, анализа свойств и характеристик динамических звеньев или технических систем в целом, заданных структурными схемами или графами с известными 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 схемотехнического 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.

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. 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.

Рисунок. Пользовательский интерфейс программы

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 рисунке.

Для корректной работы программы под управлением операционных систем семейства Windows необходимо дополнительно устанавливать дистрибутивы .NET Framework 4.5+ и LabVIEW Runtime Engine.

Литература

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.