第三章軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格與模式

1、1,軟件體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格和模式,Software Architecture,建筑模式,Christopher Alexander, The Timeless Way of Building, p247, 1979 每個(gè)模式是一個(gè)由三部分組成的規(guī)則，表達(dá)了特定環(huán)境、問題和解(solution)之間的關(guān)系。 作為現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)成分，每個(gè)模式表達(dá)了下列三者之間的一種關(guān)系：特定環(huán)境，在該環(huán)境中反復(fù)出現(xiàn)的力(forces)的系統(tǒng)，以及協(xié)調(diào)這些力的某種空間排列。 作為語言的一個(gè)成分，每個(gè)模式是一條指令，展示了這種空間排列如何被一再重復(fù)使用，目的是協(xié)調(diào)同特定環(huán)境相關(guān)的力的系統(tǒng)。 簡單地說，模式既是存在于現(xiàn)實(shí)世

2、界中的事物，又是告訴我們?nèi)绾我约昂螘r(shí)創(chuàng)造該事物的規(guī)則。模式既是過程，又是事物；既是活生生的事物的描述，又是創(chuàng)造該事物的過程的描述。,軟件體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建模式,軟件體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)之一就是抽象出了很多常見的系統(tǒng)構(gòu)建模式，這些模式（或者說結(jié)構(gòu)風(fēng)格）是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員多年工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。,軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格和模式的概念,軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格(Architectural Style) 一種體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格以結(jié)構(gòu)組織模式定義了一個(gè)系統(tǒng)家族 關(guān)于構(gòu)件和連接件類型的術(shù)語；一組約束對(duì)它們組合方式的規(guī)定；一個(gè)或多個(gè)語義模型，規(guī)定了如何從各成分的特性決定系統(tǒng)整體特性 概括地說，一種軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格刻劃一個(gè)具有共享結(jié)構(gòu)和語義的系統(tǒng)家

3、族 軟件體系結(jié)構(gòu)模式(Architectural Pattern) 一種軟件體系結(jié)構(gòu)模式是對(duì)某個(gè)具體環(huán)境下問題的結(jié)構(gòu)性解決方法,體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格 模式系統(tǒng)中的詞匯 目前尚不完善 每個(gè)風(fēng)格可以視為一組構(gòu)件的集合，以及構(gòu)件間的交互（連接器） 構(gòu)件（Components） 連接器（Connectors） E.g. C/S結(jié)構(gòu)中 構(gòu)件： Client, Server 連接器： C/S間的通訊協(xié)議,軟件體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建風(fēng)格,風(fēng)格分類： 1. 管道-過濾器風(fēng)格 2. 面向?qū)ο箫L(fēng)格 3. 事件驅(qū)動(dòng)風(fēng)格 4. 分層風(fēng)格 5. 數(shù)據(jù)共享風(fēng)格 6. 解釋器風(fēng)格 7. 反饋控制環(huán)風(fēng)格 8. 異構(gòu)風(fēng)格的集成,特別注意：體系

4、結(jié)構(gòu)風(fēng)格不是對(duì)軟件進(jìn)行分類的標(biāo)準(zhǔn)。它僅僅是表示描述軟件的不同角度而已 例如一個(gè)系統(tǒng)采用了分層風(fēng)格，但這并不妨礙它用面向?qū)ο蟮姆椒▉韺?shí)現(xiàn)。同一個(gè)系統(tǒng)采用多種風(fēng)格造成了所謂體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的異構(gòu)組合。,管道-過濾器風(fēng)格,概述 在管道-過濾器風(fēng)格下，每個(gè)功能模塊都有一組輸入和輸出。功能模塊稱作過濾器（filters）；功能模塊間的連接可以看作輸入、輸出數(shù)據(jù)流之間的通路，所以稱作管道（pipes）。 管道-過濾器風(fēng)格的特性之一在于過濾器的相對(duì)獨(dú)立性，即過濾器獨(dú)立完成自身功能，相互之間無需進(jìn)行狀態(tài)交互。,管道-過濾器風(fēng)格特性,過濾器是獨(dú)立運(yùn)行的構(gòu)件 非臨近的過濾器之間不共享狀態(tài) 過濾器自身無狀態(tài) 過濾器對(duì)其

5、處理上下連接的過濾器“無知” 對(duì)相鄰的過濾器不施加任何限制 結(jié)果的正確性不依賴于各個(gè)過濾器運(yùn)行的先后次序 各過濾器在輸入具備后完成自己的計(jì)算。完整的計(jì)算過程包含在過濾器之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。,管道-過濾器風(fēng)格,一個(gè)管道-過濾器風(fēng)格的示意圖如下圖所示：,管道-過濾器風(fēng)格,一個(gè)采用了嵌套的管道過濾器的系統(tǒng)示例：,管道-過濾器風(fēng)格優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)者可以將整個(gè)系統(tǒng)的輸入、輸出特性簡單的理解為各個(gè)過濾器功能的合成。 設(shè)計(jì)人員將整個(gè)系統(tǒng)的輸入輸出行為理解為單個(gè)過濾器行為的疊加與組合。這樣可以將問題分解，化繁為簡。將系統(tǒng)抽象成一個(gè)“黑箱”，其輸入是系統(tǒng)中第一個(gè)過濾器的輸入管道，輸出是系統(tǒng)中最后一個(gè)過濾器的輸出管道，而

6、其內(nèi)部各功能模塊的具體實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶完全透明。,管道-過濾器風(fēng)格優(yōu)點(diǎn),管道-過濾器風(fēng)格支持功能模塊的復(fù)用 任何兩個(gè)過濾器，只要它們之間傳送的數(shù)據(jù)遵守共同的規(guī)約，就可以相連接。每個(gè)過濾器都有自己獨(dú)立的輸入輸出接口，如果過濾器間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)遵守其規(guī)約，只要用管道將它們連接就可以正常工作。,管道-過濾器風(fēng)格優(yōu)點(diǎn),基于管道-過濾器風(fēng)格的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。 舊的過濾器可以被替代，新的過濾器可以添加到已有的系統(tǒng)上。軟件的易于維護(hù)和升級(jí)是衡量軟件系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，在管道-過濾器模型中，只要遵守輸入輸出數(shù)據(jù)規(guī)約，任何一個(gè)過濾器都可以被另一個(gè)新的過濾器代替，同時(shí)為增強(qiáng)程序功能，可以添加新的過濾器

7、。這樣，系統(tǒng)的可維護(hù)性和可升級(jí)性得到了保證。,管道-過濾器風(fēng)格優(yōu)點(diǎn),支持一些特定的分析，如吞吐量計(jì)算和死鎖檢測等。 利用管道-過濾器風(fēng)格的視圖，可以很容易的得到系統(tǒng)的資源使用和請(qǐng)求的狀態(tài)圖。然后，根據(jù)操作系統(tǒng)原理等相關(guān)理論中的死鎖檢測方法就可以分析出系統(tǒng)目前所處的狀態(tài)，是否存在死鎖可能及如何消除死鎖等問題。,管道-過濾器風(fēng)格優(yōu)點(diǎn),管道-過濾器風(fēng)格具有并發(fā)性 每個(gè)過濾器作為一個(gè)單獨(dú)的執(zhí)行任務(wù)，可以與其它過濾器并發(fā)執(zhí)行。過濾器的執(zhí)行是獨(dú)立的，不依賴于其它過濾器的。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，可以將存在并發(fā)可能的多個(gè)過濾器看作多個(gè)并發(fā)的任務(wù)并行執(zhí)行，從而大大提高系統(tǒng)的整體效率，加快處理速度。,管道-過濾器風(fēng)格不足

8、,交互式處理能力弱 管道-過濾器模型適于數(shù)據(jù)流的處理和變換，不適合為與用戶交互頻繁的系統(tǒng)建模。在這種模型中，每個(gè)過濾器都有自己的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)或者是從磁盤存儲(chǔ)器中讀取來，或者是由另一個(gè)過濾器的輸出導(dǎo)入進(jìn)來，整個(gè)系統(tǒng)沒有一個(gè)共享的數(shù)據(jù)區(qū)。這樣，當(dāng)用戶要操作某一項(xiàng)數(shù)據(jù)時(shí)，要涉及到多個(gè)過濾器對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)的操作，其實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。由以上的缺點(diǎn)，可以對(duì)每個(gè)過濾器增加相應(yīng)的用戶控制接口，使得外部可以對(duì)過濾器的執(zhí)行進(jìn)行控制。,管道-過濾器風(fēng)格不足,改進(jìn)的過濾器,管道-過濾器風(fēng)格不足,管道-過濾器風(fēng)格往往導(dǎo)致系統(tǒng)處理過程的成批操作。 設(shè)計(jì)者也許不得不花費(fèi)精力協(xié)調(diào)兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立但又存在某種關(guān)系的數(shù)據(jù)流之間的關(guān)系，例如

9、多過濾器并發(fā)執(zhí)行時(shí)數(shù)據(jù)流之間的同步問題等。 根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的需要，設(shè)計(jì)者也需要對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行特定的處理（如為了防止數(shù)據(jù)泄漏而采取加密等手段），導(dǎo)致過濾器必須對(duì)輸入、輸出管道中的數(shù)據(jù)流進(jìn)行解析或反解析，增加了過濾器具體實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。,管道-過濾器風(fēng)格實(shí)例數(shù)字通信系統(tǒng),通信的目的是傳遞消息。消息具有不同的形式，例如：符號(hào)、文字、語音、音樂、數(shù)據(jù)、圖片、圖像等等。因而，根據(jù)所傳遞消息的不同，目前通信業(yè)務(wù)可以分為電報(bào)、電話、傳真、數(shù)據(jù)傳輸及可視電話等。對(duì)于基本的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，是把發(fā)送端的消息傳遞到接收端。,數(shù)字通信概念模型,發(fā)送端,接收端,管道-過濾器風(fēng)格實(shí)例數(shù)字通信系統(tǒng),將上圖發(fā)送端進(jìn)一步細(xì)分為信息源和

10、發(fā)送設(shè)備，將接收端細(xì)分為接收設(shè)備和受信者；同時(shí)，在通信過程中會(huì)有噪聲干擾，在模型中添加噪聲源可得到圖所示的數(shù)字通信系統(tǒng)粗略模型。,數(shù)字通信系統(tǒng)粗略模型,信息源,發(fā)送設(shè)備,接收設(shè)備,受信者,噪聲源,信道,管道-過濾器風(fēng)格實(shí)例數(shù)字通信系統(tǒng),圖中各單元作用： 信息源把各種可能信息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)； 發(fā)送設(shè)備對(duì)原始電信號(hào)完成某種變化，便于原始信號(hào)在信道中傳輸，然后再送入信道； 信道是指信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃瓤梢钥闯墒枪艿溃ㄒ驗(yàn)樗哪康牟⒉皇菫榱藢?shí)現(xiàn)某種功能，僅僅是為了信號(hào)的傳輸），也可以從某種意義上看做是過濾 器（因?yàn)樾盘?hào)經(jīng)過信道后會(huì)產(chǎn)生一些變化，比如加入噪聲的影響，從而改變 了發(fā)送設(shè)備發(fā)出的信號(hào)）。

11、接收設(shè)備從接收信號(hào)中恢復(fù)出相應(yīng)的原始信號(hào)； 受信者（也稱為信息宿或接收終端）是將復(fù)原的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。 噪聲源是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其它各處的噪聲的集中體現(xiàn)，它使原信號(hào)受到了干擾，產(chǎn)生畸變。,管道-過濾器風(fēng)格實(shí)例數(shù)字通信系統(tǒng),在數(shù)字通信中存在以下幾個(gè)突出的問題： 數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)，信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)，原則上都可以通過差錯(cuò)控制編碼等手段來控制。為此，在發(fā)送端需要增加一個(gè)編碼器，而在接收 端相應(yīng)的需要一個(gè)解碼器。 當(dāng)需要保密時(shí)，可以有效的對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行加密，防止信息被竊取或通信 被破壞。此時(shí)，在接收端就需要進(jìn)行解密。 由于數(shù)字通信傳輸?shù)氖且粋€(gè)接一個(gè)按節(jié)拍傳送的數(shù)字信號(hào)單元

12、，即碼元，因而接收端必須與發(fā)送端按相同的節(jié)拍進(jìn)行接收。不然，會(huì)因接收節(jié)拍不一致而造成混亂，使接收倒的數(shù)據(jù)全部無效。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)中必須有同步控制構(gòu)件。 針對(duì)上述問題，可得到數(shù)字通信系統(tǒng)詳細(xì)模型（下圖）,管道-過濾器風(fēng)格實(shí)例數(shù)字通信系統(tǒng),數(shù)字通信系統(tǒng)詳細(xì)模型,管道-過濾器風(fēng)格實(shí)例,管道-過濾器模式的體系結(jié)構(gòu)是面向數(shù)據(jù)流的軟件體系結(jié)構(gòu)。它最典型的應(yīng)用是在編譯系統(tǒng)。一個(gè)普通的編譯系統(tǒng)包括詞法分析器，語法分析器，語義分析與中間代碼生成器，優(yōu)化器，目標(biāo)代碼生成器等一系列對(duì)源程序進(jìn)行處理的過程。人們可以將編譯系統(tǒng)看作一系列過濾器的連接體，按照管道典型的聚焦事件是擊鍵和命令事件(典型的命令事件是由狀態(tài)行

13、或菜單條、下拉菜單將擊鍵事件或鼠標(biāo)器事件轉(zhuǎn)換而得)，TGroup類視圖把該事件交給處于聚焦?fàn)顟B(tài)的下級(jí)視圖;廣播事件是管理視圖不知道該交給誰的那種事件，對(duì)于這種事件，它將該事件交給所有的視圖。 Turbo Vision程序在運(yùn)行時(shí)，由TApplication對(duì)象收集鼠標(biāo)器事件和健盤事件以及各種其它事件，然后按一定的規(guī)則交給下屬去處理.例如，對(duì)于鼠標(biāo)器事件，如果它發(fā)生在菜單條上，則將它交給菜單條來處理;如果它發(fā)生在狀態(tài)行，則將它交給狀態(tài)行來處理;如果它發(fā)生在DeskTop上，則將它交給DeskTop來處理?？傊?，細(xì)節(jié)問題總是交給下屬來處理.狀態(tài)行和菜單條的任務(wù)是將鍵盤事件和自己轄區(qū)的鼠標(biāo)器事件轉(zhuǎn)換

14、成為命令事件，再上交給TApplication。,分層風(fēng)格,特征 一個(gè)分層系統(tǒng)采用層次化的組織方式構(gòu)建，系統(tǒng)中的每一層都要承擔(dān)兩個(gè)角色。 首先，它要為結(jié)構(gòu)中的上層提供服務(wù)； 其次，它要作為結(jié)構(gòu)中下面層次的客戶，調(diào)用下層提供的功能函數(shù)。,分層風(fēng)格特征,一個(gè)概念上的分層模型如下圖所示：,分層風(fēng)格優(yōu)點(diǎn),分層風(fēng)格具有一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)者無法抗拒的優(yōu)勢(shì)： 分層風(fēng)格支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的逐級(jí)抽象 基于分層風(fēng)格的系統(tǒng)具有較好的可擴(kuò)展性 分層風(fēng)格支持軟件復(fù)用,分層風(fēng)格不足,并不是所有的系統(tǒng)都適合用分層風(fēng)格來描述的 對(duì)于抽象出來的功能具體應(yīng)該放在哪個(gè)層次上也是設(shè)計(jì)者頭疼的一個(gè)問題,分層風(fēng)格實(shí)例,分層風(fēng)格實(shí)例：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

15、的設(shè)計(jì) 概述 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)者將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)部分按其功能劃分為若干個(gè)層次（Layer），其中的每一個(gè)層次都可以看成是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的黑箱、一個(gè)封閉的系統(tǒng)。用戶只關(guān)心每一層的外部特性，只需要定義每一層的輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出等外部特性。,分層風(fēng)格實(shí)例,ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),ISO/OSI采用了7層體系結(jié)構(gòu)，從高到低分別是：應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，如圖所示。其最高層為第7層應(yīng)用層，用于同應(yīng)用服務(wù)之間交換數(shù)據(jù)；最低層為第1層物理層，用于連接物理傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)通信。層與層之間的聯(lián)系是通過各層之間的接口來實(shí)現(xiàn)的，上層通過接口向下層提出服務(wù)請(qǐng)求，而下層通過

16、接口向上層提供服務(wù)。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)，只有兩物理層之間能夠通過媒體進(jìn)行真正的數(shù)據(jù)通信，其余各對(duì)等層之間均不存在直接的通信關(guān)系，各對(duì)等層之間只能通過各對(duì)等層的協(xié)議來進(jìn)行虛擬通信。,ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),分層風(fēng)格實(shí)例,ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),分層風(fēng)格實(shí)例,ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 為了理解ISO/OSI各層的功能，以運(yùn)輸公司進(jìn)行貨物運(yùn)輸為例來進(jìn)行說明，也就是利用人們熟知的東西來理解陌生抽象的概念。其中，第13層3個(gè)層次相當(dāng)于由運(yùn)輸公司負(fù)責(zé)的貨物運(yùn)輸過程中的具體細(xì)節(jié)、具體操作方式；第4層相當(dāng)于運(yùn)輸公司與用戶之間的接口；第57層3個(gè)層次相當(dāng)于由用戶公司負(fù)責(zé)的將貨物交去運(yùn)輸所需要

17、做的準(zhǔn)備工作。 第1層是物理層（Physical Layer），它負(fù)責(zé)在物理信道上傳輸原始的數(shù)據(jù)bit流。它應(yīng)該提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路連接所需的機(jī)械的、電氣的、功能和規(guī)程的特性，這類似于運(yùn)輸車輛只需要負(fù)責(zé)將裝在車輛內(nèi)的貨物（類似于bits）運(yùn)送到某地就行了。,分層風(fēng)格實(shí)例,第2層是數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer），它的主要功能是糾錯(cuò)和流量控制，負(fù)責(zé)在可能出現(xiàn)差錯(cuò)的物理線路中實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳送。它應(yīng)該在物理層的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過差錯(cuò)控制提供數(shù)據(jù)幀（Frame）的無差錯(cuò)傳輸，并進(jìn)行數(shù)據(jù)流量控制。這類似于運(yùn)輸公司的運(yùn)輸管理和質(zhì)量監(jiān)督部門，需要負(fù)責(zé)在可能出現(xiàn)

18、問題的運(yùn)輸線路之中保質(zhì)保量地完成運(yùn)輸任務(wù)。,分層風(fēng)格實(shí)例,第3層是網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer），它的主要功能是路由控制（找路）、擁塞控制和數(shù)據(jù)打包。它應(yīng)該為其上一層傳輸層的數(shù)據(jù)傳輸提供建立、維護(hù)和終止網(wǎng)絡(luò)連接的手段，把上層傳來的數(shù)據(jù)分割成一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)包（Packet，也叫報(bào)文分組）在結(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行交換傳送，并且負(fù)責(zé)路由控制和擁塞控制。這類似于運(yùn)輸公司需要將用戶發(fā)送的貨物進(jìn)行分割打包，并在現(xiàn)有的交通網(wǎng)絡(luò)之中負(fù)責(zé)找出一條從源地址到目的地址的線路（即找路），在找路時(shí)需要考慮到能否到達(dá)、擁塞狀況、安全可靠性、甚至交通費(fèi)用等諸多方面的因素。,分層風(fēng)格實(shí)例,第4層是傳輸層（Transport La

19、yer），它的主要功能是在上層和下層之間起到一種接口的功能。它應(yīng)該為上層提供端到端（最終用戶到最終用戶）、的透明的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。所謂透明的傳輸是指在通信過程中上層可以將下面各層看作是一個(gè)封閉的黑箱系統(tǒng)，傳輸層對(duì)上層屏蔽了傳輸系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)。這類似于運(yùn)輸公司在各個(gè)地方設(shè)置的業(yè)務(wù)接洽處，它負(fù)責(zé)在用戶和公司之間建立起一個(gè)貨物交接的橋梁，使得用戶不用去管運(yùn)輸公司將以什么樣的方式將貨物運(yùn)送到目的地，也就是說業(yè)務(wù)接洽處對(duì)用戶屏蔽了貨物運(yùn)輸中的具體細(xì)節(jié)。,分層風(fēng)格實(shí)例,第5層是會(huì)話層（Session Layer），它的主要功能是負(fù)責(zé)收發(fā)數(shù)據(jù)的交接工作、并組織和管理數(shù)據(jù)。它應(yīng)該為表示層提供建立、維護(hù)和

20、結(jié)束會(huì)話連接的功能，并提供會(huì)話管理服務(wù)。這類似于用戶公司的貨物收發(fā)室，它負(fù)責(zé)與運(yùn)輸公司打交道，完成用戶公司貨物的收發(fā)的交接工作、并組織管理公司內(nèi)部要收發(fā)的貨物。,分層風(fēng)格實(shí)例,第6層是表示層（Presentation Layer），它的主要功能是為數(shù)據(jù)提供收發(fā)、存放的具體格式和規(guī)范。它應(yīng)該為應(yīng)用層提供信息表示方式的服務(wù)，如數(shù)據(jù)格式的變換、文本壓縮、加密技術(shù)等。這類似于用戶公司的貨物收發(fā)員，它負(fù)責(zé)與用戶公司內(nèi)部要收發(fā)貨物的部門或個(gè)人打交道，在收集要發(fā)送的貨物時(shí)告訴用戶應(yīng)該怎樣填寫發(fā)貨資料，在向用戶發(fā)放貨物時(shí)告訴用戶應(yīng)該完清哪些具體手續(xù)，等等。,分層風(fēng)格實(shí)例,第7層是應(yīng)用層（Application

21、 Layer），它的主要功能是為數(shù)據(jù)提供各種可行的收發(fā)方式。它應(yīng)該為網(wǎng)絡(luò)用戶或應(yīng)用程序提供各種應(yīng)用服務(wù)，如文件傳輸、電子郵件（E-mail）、分布式數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)管理等。這類似于用戶公司內(nèi)部的部門或個(gè)人在收發(fā)貨物時(shí)，都必須遵循用戶公司內(nèi)部的有關(guān)規(guī)定，只能使用用戶公司所允許的方式來收發(fā)貨物。從另一方面來說，用戶公司也要為公司內(nèi)部的部門或個(gè)人收發(fā)貨物提供各種可行的收發(fā)方式，讓用戶公司內(nèi)部的部門或個(gè)人知道他們能夠使用哪些方式來收發(fā)貨物。,分層風(fēng)格,ISO/OSI層次分組關(guān)系 :有兩種分組方法 I第一種可以從數(shù)據(jù)處理分工的角度，將ISO/OSI七個(gè)層次分為三組：第1、2層解決有關(guān)網(wǎng)絡(luò)信道問題；第3、4層

22、解決傳輸服務(wù)問題；第5、6、7層則處理對(duì)應(yīng)用進(jìn)程的訪問。 從數(shù)據(jù)傳輸控制的角度，將ISO/OSI七個(gè)層次分為三組：下三層（1、2、3層）可以看作是傳輸控制組，負(fù)責(zé)通信子網(wǎng)的工作，解決網(wǎng)絡(luò)中的通信問題；上三層（5、6、7層）為應(yīng)用控制組，負(fù)責(zé)有關(guān)資源子網(wǎng)的工作，解決應(yīng)用進(jìn)程之間的信息轉(zhuǎn)換問題；中間層（4層）則為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口，起到連接傳輸和應(yīng)用的作用。,分層風(fēng)格實(shí)例,.Net平臺(tái)也是一個(gè)明顯的分層系統(tǒng)：,數(shù)據(jù)共享風(fēng)格,特征 采用數(shù)據(jù)共享風(fēng)格構(gòu)建的系統(tǒng)中通常有兩個(gè)截然不同的功能構(gòu)件； 中央數(shù)據(jù)單元構(gòu)件； 一些相對(duì)獨(dú)立的構(gòu)件的集合。 信息交互方式的差異導(dǎo)致了控制策略的不同。主要的控制策略有

23、兩種，正是依據(jù)這兩種不同的控制策略，基于數(shù)據(jù)共享風(fēng)格的系統(tǒng)被分成兩個(gè)子類： 基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫型數(shù)據(jù)共享風(fēng)格的應(yīng)用系統(tǒng) 基于黑板型數(shù)據(jù)共享風(fēng)格的應(yīng)用系統(tǒng),數(shù)據(jù)共享風(fēng)格特征,黑板型數(shù)據(jù)共享風(fēng)格的示意圖如下圖所示：,數(shù)據(jù)共享風(fēng)格,一個(gè)典型的黑板型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括以下三個(gè)部分： 知識(shí)源：知識(shí)源中包含獨(dú)立的、與應(yīng)用程序相關(guān)的知識(shí)，知識(shí)源之間不直接進(jìn)行通訊，它們之間的交互只通過黑板來完成。 黑板數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：黑板數(shù)據(jù)是按照與應(yīng)用程序相關(guān)的層次來組織的解決問題的數(shù)據(jù)，知識(shí)源通過不斷地改變黑板數(shù)據(jù)來解決問題。 控制：控制完全由黑板的狀態(tài)驅(qū)動(dòng)，黑板狀態(tài)的改變決定使用的特定知識(shí)。 黑板模式對(duì)于無確定性求解策略的問題比較有

24、用，在專家系統(tǒng)中，這種模式應(yīng)用的比較廣泛。,數(shù)據(jù)共享風(fēng)格優(yōu)點(diǎn),解決問題的多方法性： 對(duì)于一個(gè)專家系統(tǒng)，針對(duì)于要解決的問題，如果在其領(lǐng)域中沒有獨(dú)立的方法存在，而且對(duì)解空間的完全搜索也是不可行的，在黑板模式中可以用多種不同的算法來進(jìn)行試驗(yàn)，并且也允許用不同的控制方法。 具有可更改性和可維護(hù)性： 因?yàn)樵诤诎迥Ｊ街忻總€(gè)知識(shí)源是獨(dú)立的，彼此之間的通信通過黑板來完成，所以這使整個(gè)系統(tǒng)更具有可更改性和可維護(hù)性。,數(shù)據(jù)共享風(fēng)格優(yōu)點(diǎn),有可重用的知識(shí)源： 由于每個(gè)知識(shí)源在黑板系統(tǒng)中都是獨(dú)立的，如果知識(shí)源和所基于的黑板系統(tǒng)有理解相同的協(xié)議和數(shù)據(jù)，我們就可以重用知識(shí)源。 支持容錯(cuò)性和健壯性： 在黑板模式中所有的結(jié)果都

25、是假設(shè)的，并且只有那些被數(shù)據(jù)和其它假設(shè)強(qiáng)烈支持的才能夠生存。這對(duì)于噪聲數(shù)據(jù)和不確定的結(jié)論有很強(qiáng)的容錯(cuò)性。,數(shù)據(jù)共享風(fēng)格缺點(diǎn),測試?yán)щy： 由于黑板模式的系統(tǒng)有中央數(shù)據(jù)構(gòu)件來描述系統(tǒng)的體現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)，所以系統(tǒng)的執(zhí)行沒有確定的順序，其結(jié)果的可再現(xiàn)性比較差，難于測試。 不能保證有好的求解方案： 一個(gè)黑板模式的系統(tǒng)所提供給我們的往往是所解決問題的一個(gè)百分比，而不是最佳的解決方案。 效率低： 黑板模式的系統(tǒng)在拒絕錯(cuò)誤假設(shè)的時(shí)候要承受多余的計(jì)算開銷，所以導(dǎo)致效率比較低。,數(shù)據(jù)共享風(fēng)格缺點(diǎn),開發(fā)成本高： 絕大部分黑板模式的系統(tǒng)需要用幾年的時(shí)間來進(jìn)化，所以開發(fā)成本較高。 缺少對(duì)并行機(jī)的支持： 黑板模式要求黑板上

26、的中心數(shù)據(jù)同步并發(fā)訪問，所以缺少對(duì)不并行機(jī)的支持。,數(shù)據(jù)共享風(fēng)格實(shí)例,數(shù)據(jù)共享風(fēng)格實(shí)例：專家系統(tǒng)（ES，Expert System） 概述： 專家系統(tǒng)實(shí)質(zhì)就是一組程序； 從功能上：可定義為“一個(gè)在某領(lǐng)域具有專家水平解題能力的程序系統(tǒng)”，能像領(lǐng)域?qū)＜乙粯庸ぷ?，運(yùn)用專家積累的工作經(jīng)驗(yàn)與專門知識(shí)，在很短時(shí)間內(nèi)對(duì)問題得出高水平的解答。 從結(jié)構(gòu)上講：可定義為“由一個(gè)專門領(lǐng)域的知識(shí)庫，以及一個(gè)能獲取和運(yùn)用知識(shí)的機(jī)構(gòu)構(gòu)成的解題程序系統(tǒng)”。,數(shù)據(jù)共享風(fēng)格實(shí)例,ES一般結(jié)構(gòu)如下圖所示：,實(shí)例,知識(shí)庫系統(tǒng)實(shí)例,IECRMAS知識(shí)生態(tài)系統(tǒng),IECRMAS知識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建,知識(shí),生態(tài)系統(tǒng),IECRMAS,環(huán)境,有機(jī)

27、體,知識(shí)生產(chǎn)者,評(píng)估者,知識(shí),知識(shí)消費(fèi)者,評(píng)估,知識(shí)分解者,Agent,Agent,CKO,KDD,評(píng)估者,評(píng)估者,IECRMAS知識(shí)生態(tài)系統(tǒng)知識(shí)流,IECRMAS知識(shí)生態(tài)系統(tǒng),知識(shí)系統(tǒng)環(huán)境,知識(shí)生產(chǎn)者,知識(shí)消費(fèi)者,知識(shí)分解者,信用評(píng)估知識(shí)庫的形成,IECRMAS知識(shí)生態(tài)系統(tǒng),知識(shí)庫系統(tǒng)實(shí)例,客戶數(shù)據(jù)倉,交易數(shù)據(jù)倉,違約數(shù)據(jù)倉,經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)數(shù)據(jù)倉,DRM/DWE,信息庫,數(shù)據(jù)庫,知識(shí)庫,知識(shí)Agent,信用評(píng)估 知識(shí)基,IECRMAPS知識(shí)生態(tài)系統(tǒng)中知識(shí)流動(dòng),IECRMAS知識(shí)生態(tài)系統(tǒng),個(gè)體知識(shí)進(jìn)化圖,評(píng)估,Agent,學(xué)習(xí),外部知識(shí),輸入,知識(shí)輸出,個(gè)體知識(shí)含量,低,高,KAS,UPS,CES,

28、知識(shí),Agent,知識(shí)貢獻(xiàn),IECRMAS知識(shí)生態(tài)系統(tǒng),解釋器風(fēng)格,特征 基于解釋器風(fēng)格的系統(tǒng)核心在于虛擬機(jī)。 一個(gè)基于解釋器風(fēng)格的系統(tǒng)通常包括：正在被解釋執(zhí)行的偽碼和解釋引擎； 偽碼：由需要被解釋執(zhí)行的源代碼和解釋引擎分析所得的中間代碼組成； 解釋引擎包括：語法解釋器和解釋器當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài),解釋器風(fēng)格特征,解釋器風(fēng)格示意圖如下圖所示：,解釋器風(fēng)格優(yōu)點(diǎn),在文法規(guī)則比較簡單的情況下，解釋器風(fēng)格工作的很好； 易于改變和擴(kuò)展文法。因?yàn)榻忉屍黠L(fēng)格使用類來表示文法規(guī)則，用戶可以使用繼承來改變和擴(kuò)展文法。已有的表達(dá)式可以采用增量的方式逐漸擴(kuò)充，而新的表達(dá)式可以定義為舊表達(dá)式的變體； 易于實(shí)現(xiàn)文法。 可以用

29、多種操作來“解釋”一個(gè)句子。,解釋器風(fēng)格缺點(diǎn),無法解釋復(fù)雜的文法規(guī)則：對(duì)于比較簡單的文法規(guī)則，解釋器風(fēng)格工作的很好，而對(duì)于復(fù)雜的文法規(guī)則，則由于文法層次的龐大而難于管理； 應(yīng)用范圍比較狹窄； 在文法規(guī)則比較復(fù)雜，則文法的層次變得無法管理，系統(tǒng)中需要包含許多表示文法規(guī)則的類。,解釋器風(fēng)格實(shí)例,解釋器風(fēng)格實(shí)例：一個(gè)布爾表達(dá)式解釋器 目標(biāo)：布爾表達(dá)式求值系統(tǒng) 現(xiàn)定義由如下文法定義的布爾正則表達(dá)式,編譯器(1),系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可以隨技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生變化 傳統(tǒng)的編譯器模型 具有共享符號(hào)表的傳統(tǒng)編譯器模型,編譯器(2),隨著時(shí)間的推移，編譯技術(shù)變得更加復(fù)雜，更多的注意力轉(zhuǎn)移到程序在編譯過程的中間表示，例如

30、屬性文法樹 典型的現(xiàn)代編譯器模型,解釋器風(fēng)格實(shí)例,布爾表達(dá)式求值系統(tǒng)類圖 ，如下圖所示：,解釋器風(fēng)格示例,布爾表達(dá)式抽象語法樹實(shí)例，如下圖所示：,解釋器風(fēng)格實(shí)例,布爾表達(dá)式求值系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)： 在文法規(guī)則比較簡單的情況下，解釋器風(fēng)格工作的很好，但如果文法規(guī)則復(fù)雜，則文法的層次變得龐大而無法管理，系統(tǒng)中需要包含許多表示文法規(guī)則的類。 最高效的解釋器通常不是通過直接解釋語法分析數(shù)實(shí)現(xiàn)的，而是首先將它們轉(zhuǎn)換成另一種形式。 易于改變和擴(kuò)展文法。 易于實(shí)現(xiàn)文法。,解釋器風(fēng)格實(shí)例,布爾表達(dá)式求值系統(tǒng)中的角色: BooleanExpression（抽象布爾表達(dá)式） TerminalExpression（終結(jié)符

31、表達(dá)式，如VariableExpresssion和Constant） NonterminalExpression（非終結(jié)符表達(dá)式，如AndExpression、OrExpression和NotExpression） Context（上下文，也就是“解釋引擎內(nèi)部狀態(tài)”） Client（客戶）,解釋器風(fēng)格實(shí)例,布爾表達(dá)式求值系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 在具體實(shí)現(xiàn)布爾表達(dá)式求值系統(tǒng)時(shí)還有許多細(xì)節(jié)的問題要處理，這些細(xì)節(jié)問題處理的好壞甚至?xí)苯佑绊懻麄€(gè)系統(tǒng)的性能。這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 創(chuàng)建抽象語法樹 定義求值操作 共享終結(jié)符,解釋器風(fēng)格示例,解釋器風(fēng)格定義了特定語言的文法表示和解釋該文法的解釋器。這種模式如

32、同樂譜。其中，音階和它的持續(xù)時(shí)間可以用五線譜上的符號(hào)表示。這些符號(hào)就是音樂語言。音樂家按照樂譜演奏，就可以反復(fù)重現(xiàn)同樣的音樂。,解釋器實(shí)例,使用音樂例子的解釋器風(fēng)格對(duì)象圖,解釋器實(shí)例,羅馬數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng),解釋器實(shí)例,AbstractExpression (Expression) 聲明執(zhí)行特定操作的接口。 TerminalExpression ( ThousandExpression, HundredExpression, TenExpression, OneExpression ) 實(shí)現(xiàn)一個(gè)與語法中終結(jié)符相關(guān)的解釋操作。 句子中的每一個(gè)終結(jié)符都需要一個(gè)實(shí)例。 NonterminalExpress

33、ion 語法中的每個(gè)規(guī)則R := R1R2.Rn 都需要這樣的一個(gè)類。 管理從R1到Rn每一個(gè)符號(hào)的AbstractExpression類型變量的實(shí)例。 實(shí)現(xiàn)語法中非終結(jié)符的解釋操作，在解釋中可能需要遞歸調(diào)用自身。 Context (Context) 包含對(duì)于解釋器來說是全局的信息。 Client (InterpreterApp) 建立（或者給定）一個(gè)抽象語法樹。抽象語法樹是由NonterminalExpression 和TerminalExpression類的實(shí)例組合而成。 調(diào)用解釋操作。,程序源碼,反饋控制環(huán)風(fēng)格,概述 所謂對(duì)一個(gè)對(duì)象（或過程）進(jìn)行控制，意味著設(shè)法使這個(gè)被控對(duì)象（或被控過程

34、）的功能或特性有效的達(dá)到所期望的目標(biāo)。 為了成功設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，必須事先知道被控對(duì)象所具有的性質(zhì)和特征，同時(shí)還須了解和掌握這些性質(zhì)和特征隨環(huán)境等因素變化的情況。,反饋控制環(huán)風(fēng)格,控制工程是一個(gè)十分強(qiáng)調(diào)方法論的專業(yè)領(lǐng)域，因此控制工程方法完全是獨(dú)立于各種應(yīng)用領(lǐng)域的。 為了將過程控制方法從單純的控制領(lǐng)域中抽象出來，我們引入了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的概念。,反饋控制環(huán)風(fēng)格,動(dòng)態(tài)系統(tǒng)表示信號(hào)處理和傳輸?shù)囊粋€(gè)功能單元（例如：信號(hào)可以是能量、材料、信息、資金及其他形式），其中系統(tǒng)的起因和由此引起的時(shí)間上的效果分別作為系統(tǒng)的輸入量和輸出量來考慮。 如此定義的系統(tǒng)具有共同的特征，即在其中一定存在有目標(biāo)的作用、信息處理、閉環(huán)

35、和開環(huán)控制過程，正如N.Wiener所提出的，以上概念可以用控制論這個(gè)更高級(jí)的概念來總結(jié)。 控制論也可以應(yīng)用于軟件體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建。,反饋控制環(huán)風(fēng)格描述手段,根據(jù)上述的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的定義，在系統(tǒng)中必然存在信號(hào)的處理和傳輸。這時(shí)系統(tǒng)也可描述為傳輸環(huán)節(jié)或傳輸系統(tǒng)。傳輸環(huán)節(jié)具有唯一的作用方向，這由輸入、輸出信號(hào)的箭頭方向給出。 單變量系統(tǒng)如下圖所示：,反饋控制環(huán)風(fēng)格描述手段,多變量系統(tǒng)如下圖所示：,反饋控制環(huán)風(fēng)格描述手段,除了用方框圖來表達(dá)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)以外，還可以用信號(hào)流圖，如下圖所示：,反饋控制環(huán)風(fēng)格開環(huán)與閉環(huán)控制,一般的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)描述框圖可以分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)，但在實(shí)際應(yīng)用中這兩種不同的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)往往

36、很容易混淆在一起，對(duì)它們之間的區(qū)別強(qiáng)調(diào)的不夠。 現(xiàn)在通過一個(gè)市內(nèi)暖氣系統(tǒng)來指出這兩者之間的不同和相同之處。,反饋控制環(huán)風(fēng)格開環(huán)與閉環(huán)控制,開環(huán)控制圖如下圖所示：,反饋控制環(huán)風(fēng)格開環(huán)與閉環(huán)控制,閉環(huán)控制圖如下圖所示：,反饋控制環(huán)風(fēng)格開環(huán)與閉環(huán)控制,開環(huán)控制和閉環(huán)控制的差別： 閉環(huán)控制： 表示一個(gè)閉合的作用過程，（控制回環(huán)）； 根據(jù)閉環(huán)作用原理可增加抗干擾性（負(fù)反饋）； 可能不穩(wěn)定，也即被控量不再衰減，而是增長到無窮大（理論上）。,反饋控制環(huán)風(fēng)格開環(huán)與閉環(huán)控制,開環(huán)控制和閉環(huán)控制的差別(續(xù)）： 開環(huán)控制 表示一個(gè)開放的作用過程（控制序列）； 只能對(duì)抗指定由其處理的干擾，對(duì)于其他一些干擾因素?zé)o法消除

37、； 只要被控制對(duì)象自己保持穩(wěn)定，整個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)也就保持穩(wěn)定。,反饋控制環(huán)風(fēng)格基本結(jié)構(gòu),以閉環(huán)控制系統(tǒng)為例分析過程控制環(huán)的基本結(jié)構(gòu)； 一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)包括如下4個(gè)主要組成部分：被控對(duì)象、測量環(huán)節(jié)、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行環(huán)節(jié)，如下圖所示：,反饋控制環(huán)風(fēng)格-自適應(yīng),自適應(yīng)反饋控制環(huán)需要包括以下3方面的工作： 辨識(shí)被控對(duì)象的特征； 在辨識(shí)的基礎(chǔ)上作出控制決策； 在決策的基礎(chǔ)上實(shí)施修正動(dòng)作. 按照構(gòu)成自適應(yīng)控制環(huán)的目的的不同可將其分為兩種類型： 參數(shù)自適應(yīng)控制環(huán)； 性能自適應(yīng)控制環(huán)；,反饋控制環(huán)風(fēng)格-自適應(yīng)反饋控制環(huán),參數(shù)自適應(yīng)控制環(huán) 參數(shù)自適應(yīng)控制環(huán)如下圖所示：,反饋控制環(huán)風(fēng)格-自適應(yīng)反饋控制環(huán),性能自適應(yīng)控

38、制環(huán) 性能自適應(yīng)控制環(huán)如下圖所示：,反饋控制環(huán)風(fēng)格-自適應(yīng)反饋控制環(huán),在性能自適應(yīng)控制環(huán)中，最典型的代表就是所謂模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)。 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)按照其控制方式又可分為兩種 A.直接法 B.間接法,反饋控制環(huán)風(fēng)格-自適應(yīng)反饋控制環(huán),直接法模型如下圖所示： 間接法模型如下圖所示：,反饋控制環(huán)風(fēng)格實(shí)例,鋼鐵燒結(jié)工藝控制體系結(jié)構(gòu),控制系統(tǒng)組成如下圖所示。燒結(jié)機(jī)過程控制系統(tǒng)采用兩套Quantum 控制器,共配置600 路模擬量輸入輸出點(diǎn),分別實(shí)現(xiàn)對(duì)配混料工序、燒結(jié)工序的全生產(chǎn)過程控制。配混系統(tǒng)下設(shè)3 個(gè)遠(yuǎn)程站,燒結(jié)系統(tǒng)下設(shè)5 個(gè)遠(yuǎn)程站。整個(gè)系統(tǒng)主要由以太網(wǎng)、MB+網(wǎng)和遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)構(gòu)成。遠(yuǎn)

39、程I/O網(wǎng)是一個(gè)高速(1.544Mb/s)局域網(wǎng)絡(luò),傳輸介質(zhì)采用同軸電纜,在本系統(tǒng)中采用介質(zhì)冗余的方式,當(dāng)一個(gè)通道有通信故障時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)到另一通道,確保了PLC 與遠(yuǎn)程I/O之間數(shù)據(jù)采集與控制的正常運(yùn)行。,系統(tǒng)簡介：,反饋控制環(huán)風(fēng)格實(shí)例,鋼鐵燒結(jié)工藝控制體系結(jié)構(gòu),打印機(jī),服務(wù)器,工作站1,工作站N,交換機(jī),以太網(wǎng),Quantum 系列,Quantum 系列,遠(yuǎn)程I/O,遠(yuǎn)程I/O,MB+ 網(wǎng),控制系統(tǒng)組成,反饋控制環(huán)風(fēng)格實(shí)例,鋼鐵燒結(jié)工藝控制體系結(jié)構(gòu),下面，我們主要介紹混合料水控制和點(diǎn)火溫度控制。,系統(tǒng)主要功能：,自動(dòng)配料控制 混合料水分控制 點(diǎn)火溫度控制 混合料總量控制 生產(chǎn)中固體燃料的消

40、耗控制 自動(dòng)布料控制等功能。,反饋控制環(huán)風(fēng)格實(shí)例,鋼鐵燒結(jié)工藝控制體系結(jié)構(gòu),混合料水分的自動(dòng)控制：,通過實(shí)時(shí)跟蹤混合料中各種原料的重量,計(jì)算其干重和濕重。根據(jù)物料平衡原理調(diào)整混合料中的水含量。在上位機(jī)輸入各種原料的含水量及一混、二混、三混內(nèi)的目標(biāo)水分,系統(tǒng)即可根據(jù)流量自動(dòng)調(diào)節(jié)混合料的含水量。一混、二混、三混內(nèi)自動(dòng)給水系統(tǒng)構(gòu)成相同,由電磁流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、快中子水分計(jì)等檢測設(shè)備組成,與PLC一起實(shí)現(xiàn)混合料加水系統(tǒng)的前饋控制與反饋控制及串級(jí)控制相結(jié)合的控制方法。實(shí)現(xiàn)加水流量的閉環(huán)控制,控制混合料的含水量?？刂圃砣缦聢D所示。,反饋控制環(huán)風(fēng)格實(shí)例,鋼鐵燒結(jié)工藝控制體系結(jié)構(gòu),實(shí)際水分,測量 變送器,

41、混合料水分控制原理,主PID調(diào) 節(jié)器,副PID調(diào) 節(jié)器,電動(dòng) 調(diào)節(jié)閥,流量 對(duì)象,水分 對(duì)象,測水儀 信號(hào),模型運(yùn)算,目標(biāo)水分,實(shí)測水分,反饋控制環(huán)風(fēng)格實(shí)例,鋼鐵燒結(jié)工藝控制體系結(jié)構(gòu),點(diǎn)火溫度自動(dòng)控制：,點(diǎn)火器溫度的穩(wěn)定是保證燒結(jié)礦產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素,利用PLC 對(duì)點(diǎn)火溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,對(duì)提高生產(chǎn)率和燒結(jié)礦質(zhì)量、節(jié)約能源有著積極的意。把熱電偶檢測到420mA 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入模擬量輸入模塊,在CPU 內(nèi)部,將此次采樣值作為過程值與設(shè)定值進(jìn)行比較計(jì)算,通過模擬量輸出模塊輸出420mA信號(hào),控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,改變煤氣流量,達(dá)到控制溫度的目的。同時(shí),為保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性,煤氣量與空氣量必須按一定比例混合,

42、本系統(tǒng)采用比值控制系統(tǒng),通過控制煤氣、空氣的流量,使點(diǎn)火溫度保持在一定范圍內(nèi)?？刂圃砣缦聢D所示。,反饋控制環(huán)風(fēng)格實(shí)例,鋼鐵燒結(jié)工藝控制體系結(jié)構(gòu),測量值,信號(hào)流量,點(diǎn)火溫度控制原理,溫度 調(diào)節(jié),煤氣流量 調(diào)節(jié)器,電動(dòng) 調(diào)節(jié)閥,溫度 對(duì)象,電動(dòng) 調(diào)節(jié)閥,空氣流量 測量變送器,溫度設(shè)定,Q(煤氣流量),溫度測量 變送器,煤氣流量 測量變送器,比值器,空氣流量 調(diào)節(jié)器,T (點(diǎn)火溫度),（空氣流量）,Q2,七種構(gòu)建模式的比較,軟件體系結(jié)構(gòu)的七種構(gòu)建模式各有自己的特點(diǎn)、局限、應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，比較各種構(gòu)建模式的不同將有助于在實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)過程中選擇適合項(xiàng)目的構(gòu)建模式。七種構(gòu)建模式的比較見下表所示：,七

43、種構(gòu)建模式的比較,七種構(gòu)建模式的比較,異構(gòu)風(fēng)格的集成,概述 各種系統(tǒng)構(gòu)建模式之間不僅有聯(lián)系，而且在很多情況下它們往往是配合使用的。即面對(duì)一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)，很難判斷它究竟是A型，還是B型，亦或者是C型，單純的把它歸到任何一型都是很勉強(qiáng)的。這樣的系統(tǒng)可以稱為復(fù)合型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)構(gòu)建模式就稱為異構(gòu)風(fēng)格的集成。,異構(gòu)風(fēng)格的集成,作為一個(gè)整體項(xiàng)目，可以將足球隊(duì)類比為一個(gè)軟件系統(tǒng)，球隊(duì)的比賽過程類比為軟件系統(tǒng)的運(yùn)行過程，而球隊(duì)完成教練（無論勝負(fù)）的戰(zhàn)術(shù)意圖類比為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自身功能。 整個(gè)球隊(duì)的運(yùn)作可以用分層風(fēng)格（Layered Pattern），面向?qū)ο箫L(fēng)格（Object Oriented）和事件驅(qū)動(dòng)（Ev

44、ent Driven）混合表示。,異構(gòu)風(fēng)格的集成,在通用足球戰(zhàn)術(shù)體系模型中： 分層風(fēng)格是對(duì)整個(gè)球隊(duì)基本陣型的模擬； 面向?qū)ο箫L(fēng)格是對(duì)球隊(duì)中的具體隊(duì)員的模擬； 事件驅(qū)動(dòng)風(fēng)格對(duì)應(yīng)于比賽過程中隊(duì)員之間的相互通信方式。下面會(huì)詳細(xì)解釋這幾種模式在通用足球戰(zhàn)術(shù)體系中的作用。,異構(gòu)風(fēng)格的集成,通用足球戰(zhàn)術(shù)體系中的通信關(guān)系 在通用足球戰(zhàn)術(shù)體系中各層之間存在耦合，甚至在某些情況下某個(gè)層次中的對(duì)象還會(huì)根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行移動(dòng)，這也是強(qiáng)調(diào)使用移動(dòng)智能代理的根本原因。因?yàn)榍騿T具有智能，會(huì)根據(jù)整個(gè)戰(zhàn)局的變化自動(dòng)應(yīng)變，為了盡可能的模擬這種自適應(yīng)性，必須使用移動(dòng)智能代理. 通用足球戰(zhàn)術(shù)體系中各個(gè)移動(dòng)智能代理之間的相互通信方式和可能存在的層次躍遷，這也是整個(gè)體系結(jié)構(gòu)中組成元素的基本運(yùn)動(dòng)方式。,異構(gòu)風(fēng)格的集成,通用足球戰(zhàn)術(shù)體系的運(yùn)作方式 整個(gè)系統(tǒng)預(yù)先定義好很多事件，它們都是和足球比賽中特定的情況或教練戰(zhàn)術(shù)意圖相聯(lián)系的； 不同層次中移動(dòng)智能代理在“戰(zhàn)術(shù)事件”的驅(qū)動(dòng)之下而移動(dòng)。 戰(zhàn)術(shù)事件的觸發(fā)驅(qū)動(dòng)事件處理函數(shù)的調(diào)用，函數(shù)的調(diào)用導(dǎo)致操作的執(zhí)行和新事件的觸發(fā)。如此環(huán)環(huán)相扣，