|
Sistemlerin sanal prototiplerinin kullanılacakları ortamları da içerecek şekilde canlı sanal ortamlarda görselleştirilmeleri için, ayrık-olay simülasyon paketleri, davranışsal modelleri içeren simülasyon motorları, görselleştirme yazılım paketlerinin, eğer dağıtık işlem isteniyorsa, bir network üzerinden entegrasyonu gerekmektedir. Bu, ayrık olay ve sürekli simülatörler arası entegrasyon ve senkronizasyon, görselleştirme için makul bir ayrıntı düzeyi ve render kalitesi sağlayan resim karesi hızı, sanal ortam ile etkileşimi ve manipülasyonu sağlaya etkin bir kullanıcı ara yüzü, dağıtık simülasyon ortamları için ağ gecikmelerinin azaltılması vb. pek çok problem içerebilir. Bu tür karmaşık sistemlerde karşılaşılan daha temel bir problem ise yazılımların inşa edilmesini sağlayacak iyi-tanımlanmış, yapısal bir yöntem bulmaktır.
Bu tezde, bu potansiyel problemlere yazılım-mühendisliği odaklı bir bakış açısı ile, yeniden kullanılabilirlik ve sürdürülebilirliği garanti ederek sanal prototiplerin inşası problemini öne çıkaran bir yaklaşım geliştirilmiştir. Yakın zamanda gelişen bir yazılım mühendisliği yaklaşımı olan bileşen-tabanlı programlama esas alınarak bileşen-tabanlı simülasyon ortamları kavramı oluşturulmuş ve davranış simülatörleri ile animasyon bileşenleri arasındaki etkileşim bir örnek olay çalışması olarak ele alınmıştır. Bu amaçla AniComp adında yeni bir animasyon bileşeni tasarlanıp gerçeklenmiştir. Anicomp'un kullanımı, gevşek ancak esnek mekanizmalarla simülator-animatör etkileşimini düzenleyen MInimal Simulation Animation Framework(MISAF) adı ile geliştirilen yeni bir yazılım çerçevesi içerisinde örenklenmiştir. Son olarak AniComp ve MISAF, içinde sanal deney aletlerini olduğu sanal bir laboratuvarın dinamik olarak inşa edilmesini sağlayacak örnek bir uygulamanın geliştirilmesinde kullanılmıştır. Top ve Çubuk Sistemi (Ball-and-Beam) ve Ters Sarkaç (Inverted Pendulum) olarak iki deney seti geometrik ve fonksiyonel (matematiksel) olarak modellenerek örnek bir sanal control sistem laboratuvarı inşa edilmiştir
|
|
The animated visualization of virtual prototypes together with a virtual environment they are anticipated to be used in, is most likely to require the integration of discrete event simulation packages, behaviour simulation engines and visualization packages possibly through a network if distributed processing is desirable. This, clearly, can involve many problems such as, integration of and synchronization between discrete and continuous simulators, maintaining an acceptable frame rate for real time animation with a reasonable level of detail and rendering quality, designing an effective user interface for the manipulation of and interaction with the virtual environment, reducing the network latency for distributed simulation environments etc., each of which deserves a separate research effort. A fundamental problem, however, in systems involving such level of complexity is that of finding a well-defined, structured way of building software systems making them operational.
In this thesis a software engineering point of view is taken to this set of potential problems, highlighting the problem of constructing virtual prototyping systems in an easy and intuitive way which ensures maintainability and re-usability. Component Oriented Programming approach, a recent development in software engineering discipline, is proposed as a candidate solution leading to the concept of component-based simulation environments, and a particular area, the interaction between a behaviour simulator component and an animator component, is taken as a case study. A new animation component, AniComp, is designed and implemented as an example tool . The usage of AniComp is exemplified in MISAF (MInimal Simulation Animation Framework); a new component framework that aims to provide a loose yet flexible mechanism for regulating (simulator-animator) component interactions in a simulation environment. Finally AniComp and MISAF are used to build an example application, the Virtual Lab Application, for dynamically creating virtual laboratories containing virtual instruments with their behaviours implemented as simulator components, in a web enabled environment. Two instruments, namely the Ball and Beam and Inverted Pendulum, are modeled both geometrically and functionally as examples for building control engineering labs. |
