1 研究背景

    我們通過火箭姿態(tài)姿態(tài)控制CAD系統(tǒng)進行控制器設(shè)計和仿真計算，然而,這些我們設(shè)計的這些控制器結(jié)果和仿真計算得出的頻域分析結(jié)果、時域仿真結(jié)果都是重要的仿真數(shù)據(jù)，都需要有組織地存儲起來，以便后期查看、輸出技術(shù)文檔等等。因此設(shè)計具有數(shù)據(jù)管理功能的火箭姿態(tài)控制CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有非常重要的意義。CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為火箭姿態(tài)控制CAD系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。同時，有助于提高設(shè)計仿真效率的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)也是箭姿態(tài)姿態(tài)控制CAD系統(tǒng)的重要系統(tǒng)組成。

    CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的核心部分是數(shù)據(jù)庫，它不僅要存儲歷次仿真中積累下來的大量珍貴的仿真數(shù)據(jù)，還要存儲各種紛繁的仿真計算用的方程參數(shù)數(shù)據(jù)。然而要對這些關(guān)系紛繁的參數(shù)數(shù)據(jù)進行查看、編輯、分析，單靠數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)提供的用戶界面是很不方便的，因此就需要開發(fā)一個數(shù)據(jù)庫前端界面軟件，即CAD數(shù)據(jù)庫管理軟件。此CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)應(yīng)具有的一個比較人性化的功能，就是能給用戶提供簡單易用的手工錄入數(shù)據(jù)界面，以便可以手工設(shè)置各別仿真模型的參數(shù)。顯然，這些參數(shù)數(shù)據(jù)不是記錄在文件中的，而是需要人工根據(jù)情況輸入的，無法用批處理的方法統(tǒng)一導(dǎo)人數(shù)據(jù)庫i3i。此外，通過此CAD數(shù)據(jù)庫管理軟件可以向數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入仿真任務(wù)書中的參數(shù)，然后形成統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)庫記錄，以便于為姿態(tài)控制仿真程序提供計算參數(shù)。同樣，控制器的設(shè)計結(jié)果，仿真程序的計算結(jié)果也保存在數(shù)據(jù)庫中，以便利用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)果數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析、技術(shù)報表自動生成等功能，為用戶提供有關(guān)火箭姿態(tài)控制器設(shè)計方案的性能的重要信息。

    同時，還要通過CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行維護。用戶不必掌握深厚的數(shù)據(jù)庫知識，只需通過CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進行簡單的操作，就可以對用信息戶、仿真文件、仿真數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)進行管理，也可以對整個數(shù)據(jù)庫的進行多種方式的備份或恢復(fù)。

    本文主要研究可以滿足以上背景需要的火箭姿態(tài)控制CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計。此數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是整個CAD及仿真系統(tǒng)的為支持平臺，它是在基于SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫的仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)之上開發(fā)的。

2 CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

2.1 需求分析

    要設(shè)計一個數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，首先要做好此系統(tǒng)的需求分析，確定都有哪些功能模塊以及每個功能模塊都要實現(xiàn)哪些功能。

    對于火箭姿態(tài)控制CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，主要的工作流程可以如下描述：用戶通過登錄模塊驗證用戶身份，登錄系統(tǒng)并獲得相應(yīng)的操作權(quán)限；通過任務(wù)管理模塊創(chuàng)建任務(wù)、批量導(dǎo)人參數(shù)；參數(shù)處理模塊為用戶將要進行的仿真任務(wù)提供所需計算參數(shù)；設(shè)計及仿真任務(wù)結(jié)束時，將結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫，而且用戶可以通過數(shù)據(jù)查詢模塊，按一定的條件查詢歷史仿真結(jié)果并可以自動輸出相應(yīng)的技術(shù)報表；用戶通過文檔管理模塊可以對原始參數(shù)數(shù)據(jù)文件、生成的技術(shù)報表文檔進行管理；具有系統(tǒng)管理員權(quán)限的用戶可以通過系統(tǒng)維護模塊對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行備份、還原等系統(tǒng)維護操作。

2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

    根據(jù)以上功能需求描述和實際情況，我們劃分出以下幾個系統(tǒng)模塊．并詳盡指出每個模塊應(yīng)實現(xiàn)的功能。

    登錄模塊：利用賬戶號、密碼進行系統(tǒng)登錄功能；新用戶注冊功能；數(shù)據(jù)庫連接配置功能。

    任務(wù)管理模塊：按火箭級數(shù)創(chuàng)建仿真任務(wù)功能；為任務(wù)批量導(dǎo)入、修改、刪除仿真參數(shù)的功能。

    用戶管理模塊：用戶仿真任務(wù)的管理功能，包括任務(wù)的選擇、切換、刪除；用戶信息的修改、添加和刪除功能。

    計算參數(shù)的處理與提供模塊：按照指定的插值方式完成參數(shù)的插值計算功能，其中插值方式有線性插值、保持、置零三種方式，對于秒點、階次的不同所帶來的特殊的插值情況，插值程序能夠自動識別處理；參數(shù)以統(tǒng)一的格式保存在數(shù)據(jù)庫中，為頻域分析程序、控制器設(shè)計程序、時域仿真計算程序、起飛漂移計算程序供計算參數(shù)。

    數(shù)據(jù)查詢模塊：按用戶、時間、技術(shù)指標(biāo)等查詢條件對歷史仿真結(jié)果進行查詢功能；導(dǎo)出查詢結(jié)果并自動生成技術(shù)報表功能。查詢結(jié)果包括頻域分析、時域仿真的數(shù)值型結(jié)果和曲線圖型的結(jié)果。

    文檔管理模塊：可以完成仿真參數(shù)數(shù)據(jù)文件、仿真結(jié)果報告等文檔的管理功能。譬如添加、刪除、移動、復(fù)制等功能。

    系統(tǒng)維護模塊：系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份、還原功能，備份的方式包括完全備份和差異備份；根據(jù)數(shù)據(jù)庫日志文件的大小，對日志文件定期維護的功能。

    每一個功能模塊中的所有功能都在一個界面上實現(xiàn)。我們都要對每個功能模塊設(shè)計相應(yīng)的界面。界面的設(shè)計在本文中暫不討論。

3 技術(shù)方案

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)確定

    為了簡化研究和設(shè)計的復(fù)雜性，無論是在看待整個計算機系統(tǒng)的觀點上還是在某個具體軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)中，人們都傾向于采用一種分層結(jié)構(gòu)的思想。在常見的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，模塊化的分層設(shè)計模型是提高系統(tǒng)可用性和可維護性的主要途徑。常見的分層架構(gòu)有“雙層架構(gòu)模式”和“三層構(gòu)架模式”。然而，三層構(gòu)架相比于雙層架構(gòu)有具有結(jié)構(gòu)清晰、耦合度低、可擴展性和可維護性高、容易適應(yīng)需求變化等優(yōu)點。這里所說的三層架構(gòu)，不是指物理上的三層，不是簡單地放置三臺機器就是三層體系結(jié)構(gòu)，也不僅僅有B/S應(yīng)用才有三層架構(gòu)，三層是指邏輯上的三層。通過引入中間層，將復(fù)雜的系統(tǒng)功能從傳統(tǒng)的雙層結(jié)構(gòu)(Clien-tServer)應(yīng)用模型中分離出來，并提供了可伸縮、易于訪問、易于管理的方法，可以將多種應(yīng)用服務(wù)分別封裝部署于應(yīng)用服務(wù)器，同時增強了應(yīng)用程序可用性、安全性、封裝復(fù)用性、可擴展性和可移植性，使用戶在管理上所花費的時間最小化，從而實現(xiàn)了便捷、高效、安全、穩(wěn)定的系統(tǒng)應(yīng)用。

    針對本CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，將利用“三層構(gòu)架模式”進行設(shè)計，進而提高系統(tǒng)的可用性和可維護性。所謂的三層架構(gòu)就是在表示層、數(shù)據(jù)訪問層之間加入了一個業(yè)務(wù)邏輯層，它與表示層、數(shù)據(jù)訪問層共同構(gòu)成三層體系，如圖1所示。在本系統(tǒng)中，表示層即為用戶界面，業(yè)務(wù)邏輯層即為設(shè)計仿真計算層。

圖1 三層構(gòu)架模式

3.2 數(shù)據(jù)訪問層技術(shù)選擇

    根據(jù)不同數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的工作環(huán)境，我們應(yīng)選擇相對適合的通用數(shù)據(jù)訪問技術(shù)。

    在火箭姿態(tài)CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，在進行設(shè)計或仿真計算時，要獲得最佳的數(shù)據(jù)訪問性能，就需要從數(shù)據(jù)庫中讀取大量的參數(shù)數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)緩存至內(nèi)存中，以供設(shè)計或仿真程序使用。然而，在這么多的通用數(shù)據(jù)訪問方法中，ADO.NET類是唯一的能以斷開連接的方式工作的通用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)訪問技術(shù)。利用ADO.NET數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，用戶可以從服務(wù)器端訪問、下載參數(shù)數(shù)據(jù)，并將所需的大量的參數(shù)緩存至內(nèi)存中，然后就和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器或數(shù)據(jù)存儲斷開連接。而一旦設(shè)計或仿真計算程序處理完數(shù)據(jù)，還能再次連接上原來的數(shù)據(jù)存儲，并將改動的內(nèi)容更新到數(shù)據(jù)存儲上。

    所以，針對本系統(tǒng)的工作特點，我們將選用ADO.NET通用數(shù)據(jù)訪問技術(shù)作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問層的實現(xiàn)技術(shù)。

4 數(shù)據(jù)庫基表設(shè)計

    數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的每個界面及其上面的功能都與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)、密切相關(guān)。在保證系統(tǒng)功能模塊之間低耦合或無耦合的前提下，我們?yōu)槊總�功能模塊建立一張能與此功能模塊相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫基表，其中有下劃線的字段為其基表的組合主鍵，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2008。下面是數(shù)據(jù)庫基表的設(shè)計，基表之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)庫基表關(guān)系圖

    任務(wù)信息表：

    火箭代號，級數(shù)，版本號，任務(wù)編號，創(chuàng)建人，起始時間，結(jié)束時間，備注。

    用戶信息表：

    用戶ID，密碼，姓名，性別，是否是管理員，

    是否記住密碼，上次任務(wù)編號，備注

    用戶任務(wù)信息表：

    用戶ID，任務(wù)編號，用戶任務(wù)結(jié)果ID，是否是設(shè)計人員（任務(wù)類型），……各個通道存儲時間字段……，備注，

    控制器設(shè)計參數(shù)表：

    用戶任務(wù)結(jié)果ID，控制器類型，秒點，……（各個控制器參數(shù)字段）……

    參數(shù)基表（模型）：

    任務(wù)編號，值類型，值狀態(tài)，秒點，階次，……（各個參數(shù)字段）……

    仿真結(jié)果基表（模型）：

    用戶任務(wù)結(jié)果ID，值狀態(tài)，秒點，……（各個仿真結(jié)果字段）

    在以上基表中，任務(wù)信息表對應(yīng)著任務(wù)管理模塊，存儲有系統(tǒng)關(guān)任務(wù)的屬性信息；用戶信息表對應(yīng)著登錄模塊，存儲賬戶、密碼、等用戶信息；用戶任務(wù)信息表存儲有關(guān)用戶各自所做的任務(wù)的信息；控制器設(shè)計參數(shù)表存儲用戶每個任務(wù)設(shè)計的控制器參數(shù)取值。其中，參數(shù)基表具體包括剛體參數(shù)、振動參數(shù)、晃動參數(shù)、控制觀測參數(shù)、起飛漂移參數(shù)、滾動參數(shù)表，分別存儲每個任務(wù)對應(yīng)參數(shù)類型的參數(shù)值。仿真結(jié)果基表包括時域各個通道的結(jié)果狀態(tài)表，也包括頻域分析各個通道的裕度表、結(jié)果狀態(tài)表，分別存儲每個任務(wù)對應(yīng)的設(shè)計、仿真結(jié)果值。數(shù)據(jù)查詢模塊就是根據(jù)各個仿真結(jié)果基表中的數(shù)據(jù)，完成按條件結(jié)果數(shù)據(jù)查詢、技術(shù)報表自動輸出等功能。

5 結(jié)束語

    本文給出了相對比較合理的系統(tǒng)模塊劃分、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和實現(xiàn)技術(shù)的選擇，為真正編碼實現(xiàn)火箭姿態(tài)控制CAD系統(tǒng)打下了全面堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：火箭姿態(tài)控制CAD數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計

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