用于建立ICF實驗控制系統(tǒng)的軟件框架研究和開發(fā).pdf

1、慣性約束聚變(ICF)實驗控制系統(tǒng)(ECS)是ICF實驗中的重要組成部分。目前在ICF實驗中，我國的軟件系統(tǒng)建設方面與國外相比還存在很大的差距，直到現(xiàn)在還沒有建立起一個自動化、智能化、功能完善的實驗綜合控制系統(tǒng)。隨著ICF研究的進一步發(fā)展和新一代裝置的建造，我國ICF實驗迫切需要建立一套完備的實驗控制系統(tǒng)，以提高實驗儀器的自動化程度，加強整介實驗綜合控制和管理能力，從而提高打靶效率。本論文在開發(fā)ICF實驗控制系統(tǒng)的方法上進行了探索性研究

2、，確立了系統(tǒng)模型和基本架構，建了一個統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境，用以解決當前ICF實驗控制中存在的缺陷。 本文首先簡單介紹了ICF實驗的概況和國內(nèi)外ICF實驗控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，指出了目前國內(nèi)ICF實驗領域控制系統(tǒng)存在的差距與缺陷，闡述了開發(fā)新控制系統(tǒng)和建立統(tǒng)一開發(fā)環(huán)境的必要性。 作為一個大型復雜的軟件系統(tǒng)，要求具有良好的擴展性、可維護性和很強的生命力，并具有強大的功能。比較好的方法就是提供專門的軟件開發(fā)框架。ICFRoot是一個基

3、于ROOT，專門為ICF實驗而開發(fā)的軟件框架，目前主要完成實驗數(shù)據(jù)分析處理。作為研究的具體對象，還介紹了ICF實驗靶診斷系統(tǒng)。 結(jié)合現(xiàn)有的實驗物理基礎和“神光-Ⅲ”原型系統(tǒng)規(guī)劃，本文對ICF控制系統(tǒng)進行了詳細完整的分析，包括外部環(huán)境、系統(tǒng)交互、用戶需求以及基本流程，建立了系統(tǒng)交互模型和應用模型。在此基礎上，對計算機軟件的主流方法和技術(包括面向?qū)ο蠹夹g、體系結(jié)構、模式、組件技術、框架技術、分布式技術等)進行了分析，提出了以軟件復

4、用為原則、以體系結(jié)構為中心的面向?qū)ο蟮幕诮M件和框架的軟件開發(fā)方法，整個開發(fā)過程是迭代和增量式的。 為了適應ICF實驗不斷發(fā)展和更大范圍的應用的需要，將軟件產(chǎn)品線的開發(fā)思想應用到設計中，提出了以ROOT為基礎，采用CORBA規(guī)范的總線式組件體系結(jié)構，對框架進行了分析、設計和實現(xiàn)。 最后，為測試框架內(nèi)部功能和聯(lián)系，探討框架用于ICF控制系統(tǒng)開發(fā)的能力和適用范圍，本文開發(fā)了靶診斷控制系統(tǒng)原型。原型系統(tǒng)給出了開發(fā)ICF控制系統(tǒng)

5、的通用模式，在開發(fā)過程中充分體現(xiàn)了框架的代碼復用性和設計復用性。 本論文的主要創(chuàng)新之處在于： 1)在國內(nèi)ICF領域，首次將軟件產(chǎn)品線的思想應用于具體軟件系統(tǒng)開發(fā)，并使用先進的軟件工程理念對系統(tǒng)和框架進行分析設計，包括全面使用統(tǒng)一建模語言(UML)和建模思想。 2)首次嘗試將ROOT軟件框架應用于ICF實驗控制領域，擴展了ROOT的應用范圍。在此之前，ROOT系統(tǒng)基本上沒有系統(tǒng)地應用于實驗控制領域。 3)首