面向对象方法在“岸边集装箱起重机”仿真训练器中的应用

摘要

2000年结合上海市教委重点专业装备项目，我校开始研制开发“岸边集装箱起重机仿真训练器”，成为国内港口机械领域第一台仿真训练器。然而限于当时软、硬件的条件限制，加上缺乏经验，系统存在着一些缺点和问题，限制了对港口机械虚拟仿真的进一步深入研究与系统的扩展。目前，我校的上海市教委重点学科“机械设计及理论”建设已把现代集装箱装卸设备的虚拟仿真作为重点建设领域之一。并决定在原有的基础上，对前期开发的系统进行改造，进而将“岸边集装箱起重机仿真训练器”扩展成“港口机械仿真训练器”。 由于前期的开发一直采用过程式结构化的开发模式，存在很大的局限性。因此这次第一步要实现的是对原有的系统使用面向对象的方法进行改造。本论文即是这第一步改造工作的必要的且是主要组成部分，通过对“岸边集装箱起重机”的原型系统进行需求分析，给出了详细的系统分析，接着利用UML语言进行了开发的建模，并实现了部分代码。 本论文的主要工作如下： 1.针对随着研究的深入原有系统暴露出来的种种问题，如原有系统的结构复杂、维护困难、复用性低、扩展性能差、对问题的描述理解性差等等，列举了要对原有系统进行改造的原因。 2.分析了面向对象技术应用于仿真领域的种种优点，亦即我们选择采用面向对象的方法进行改造的原因。 3.进行了详细的系统分析。首先进行了系统需求分析，在功能需求分析部分给出了“岸边集装箱仿真训练器”所提供功能的详细定义，在技术需求部分对组织的环境、硬件和软件有关的操作目标进行了详细的描述。 4.采用UML语言，应用面向对象技术建模。对“岸边集装箱起重机”原型系统，进行了详细的描述。在分析了原型系统的基础上，进行用例建模，生成用例图。根据用例图，提取类，同时从原型系统描述中寻找各个类之间的联系。将各个类制作成CRC卡片，通过排列CRC卡片寻找联系，检验类图是否完整。并且将类分层，生成层次分明的类图。接着，分析各个类的动态行为，进行动态建模。画出状态转换图，以便捕捉类的状态转变的动态行为。 5.部分代码的实现。本文实现了部分类聚合关系、继承关系、多态等的具体代码编写。并且给出了运动模型的建立以及程序实现方法。 6.最后介绍了面向对象的测试与维护，使得采用面向对象技术开发的过程更为完整，规范。 本文的创新点有： 1.首次将面向对象技术与港口机械仿真相结合，对岸边集装箱起重机系统进行类的提取、类之间联系的捕捉、静态行为及动态行为的描述，进行了完整的面向对象的分析与设计，这些工作都属首创。 2.在仿真中应用UML语言建模，并进行了详尽的系统分析，比以往的仿真训练器开发更加系统、更加规范。 3.虽然本文只给出了“岸边集装箱起重机仿真训练器”面向对象开发的系统分析与部分代码实现，但是对它进行“一机多用”功能拓展，最终开发成为“港口机械仿真训练器”的分步、分阶段的构想与设计是比较新颖的。 4.在研究与开发过程中，发现了一些面向对象方法存在的不足。

目录

文摘

英文文摘

论文独创性声明及使用授权声明

第一章绪论

第二章仿真训练器系统结构

第三章面向对象仿真建模

第四章面向对象的实现

第五章面向对象的测试与维护

第六章研究总结和发展展望

致谢

参考文献

附录