[00125825]基于本体可重构的(ORD)嵌入式电子万能材料试验机测控系统系列产品的开发

随着微控制器及电子技术的飞速发展，MCU的不断地更新与升级，加之用户对电子式万能材料试验机的要求也在不断地变化，因而对电子式万能材料试验机测控系统的更新换代的速度也在不断地加快。众所周知，尽管不同的电子万能材料试验机测控系统所采用的微控制器(MCU)千差万别，但所实现的基本功能大致相似，因此测控系统中一些稳定的功能模块是可继承、重用或共享的。本项目提出了本体论(Ontology)的可重构(Ontology-based Reconfigurable Development,ORD)开发的思想对电子式万能材料试验机的测控系统系列产品进行了开发，基于本体论的可重构开发包括硬件的可重构开发和软件的可重构开发，该方法利用本体论对用户的需求、设计约束、市场约束等以及系列产品中可重用的功能模块进行综合决策，快速地配置所开发的电子万能材料试验机测控系统的硬件方案及软件模块代码。该方法可大大地缩短开发周期，提高开发效率，有效地利用和重用原有的软硬件资源，保证更新换代后的产品具有兼容性，同时有利于电子式万能材料试验机测控系统系列产品的开发资源与开发知识的综合利用与管理。 本项目开发的电子式万能材料试验机测控系统采用实时嵌入式架构，电子式万能材料试验机的测控系统系列产品的软件是建立在μC/OS Ⅱ和μClinux嵌入式实时操作系统的多任务环境下，完成多任务及分布式控制算法的设计，实现了对操作系统的底层硬件设备驱动、中间件以及应用程序的开发，整个测控系统的实时性、可扩展性和可移植性强，开发成本低； 采用模块化的设计方法，将主控制部分和灵活可变控制模块部分相分离，在主控制板上预留可变控制模块部分所要用到的资源接口，然后根据不同类型的需求设计不同的可变控制模块，充分到考虑材料试验机的通用性要求，在系统软件设计同样采用模块化方法，充分考虑可能出现的各种情况，从而使系统能最大限度地适应实际需求，实现一个平台对多种驱动方案的支持，保证系统运行精度和稳定性；采用快速控制器原型(RCP)的开发方法，将电子式万能材料试验机加载控制的仿真分析及控制器的算法设计与目标控制器的实现有机地结合起来，提高了控制器的设计效率。 本项目所开发的八类电子式万能材料试验机已通过广东省质量技术监督局颁发的制造许可证，制造计量器许可证，产品达到国家一级标准，围绕产品的开发技术，项目团队已申请了16项国家发明专利，其中授权2项，12项已公开，并申请了3项专利著作权，通过了浙江省软件行业协会的软件测试。产品已销往泰国、印尼、马来西亚等东南亚国家以及国内的广东、湖南、江苏、上海、浙江等省市的用户，取得了良好的经济效益。 近来年，随着人们对材料测试要求及测试标准不断地增加，对电子式万能材料试验机的功能及加载控制模式也提出了更多的要求。本项目研制的材料试验机系列产品可很好地满足这些市场需求，同时，由于该项目采用了基于本体论的可重构开发设计方法，因此设计方案的更新速度可以跟上国际水平，可高效地满足不同层次、不断变化的用户需求。因此，该项目的研究成果具有极大的市场应用价值和广阔的市场前景。