CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH MÔ HÌNH THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÀ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN CỦA AUV
3.1. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN TRONG CÔNG NGHỆ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG74 1. Tính trừu tƣợng hoá
Công nghệ hướng đối tượng[15], [52]bao gồm một tập các nguyên tắc hướng dẫn xây dựng phần mềm nói chung hay phần mềm điều khiển trong công nghiệp nói riêng với các ngôn ngữ, các cơ sở dữ liệu và các công cụ hỗ trợ cho các nguyên tắc đó. Có bốn đặc trưng cơ bản trong công nghệ hướng đối tượng (Hình 3.1) nhƣ sau:
3.1.1. Tính trừu tƣợng hoá
Tính trừu tượng hoá cho phép người phát triển ứng dụng giải quyết những
75
bài toán phức tạp bằng cách bỏ qua hay không chú ý đến một số khía cạnh chi tiết của thông tin để tập trung vào các đặc trƣng cốt yếu của một thực thể; các đặc trƣng làm thực thể đó nổi bật so với tất cả các thực thể khác. Trừu tƣợng hoá phụ thuộc vào phạm vi và ngữ cảnh, những gì quan trọng trong ngữ cảnh này có thể không quan trọng trong một ngữ cảnh khác.
Hình 3.1. Tổng quan các đặc trưng trong công nghệ hướng đối tượng[15]
3.1.2. Tính đóng gói
Tính đóng gói cho phép ẩn dấu phần thực thi của các tính năng (các thuộc tính và các ứng xử) theo cơ chế hộp đen, thông qua giao diện dùng chung.
Tính chất này không cho phép người sử dụng hoặc hệ thống tương tác tới các đối tượng thay đổi trạng thái nội tại của một đối tượng, mà chỉ có các phương thức nội tại của đối tượng mới được phép thay đổi trạng thái của nó. Người sử dụng hoặc hệ thống tương tác có thể sử dụng các thao tác, các thuộc tính mà không cần biết bên trong đối tượng được thực thi như thế nào. Việc cho phép môi trường bên ngoài tác động lên các dữ liệu nội tại của một đối tƣợng theo cách nào là hoàn toàn tùy thuộc vào người phát triển hệ thống. Nếu phần giao diện của tính năng nào đó không bị thay đổi, người phát triển có thể thay đổi phần thực thi mà không cần thông tin lại cho người sử dụng hoặc hệ thống tương tác bên ngoài.
76 3.1.3. Tính mô đun hoá
Mô đun hoá là tính chất cho phép chia một mô đun lớn và phức tạp thành một tập các mô đun con và đơn giản hơn để xử lý. Các bài toán này có thể đƣợc phân tích, thiết kế, thực thi độc lập và sau đó đƣợc tích hợp với nhau thành một hệ thống lớn thông qua các giao diện của các mô đun con, để xử lý toàn bộ vấn đề.
Mô đun hoá làm cho một hệ thống dễ dàng hơn trong việc thiết kế, thực thi, bảo trì và nâng cấp sau này, cũng nhƣ thuận lợi hơn cho việc tái sử dụng các thành phần đã phát triển. Các mô đun của một hệ thống có thể đƣợc thực thi, gỡ bỏ, kích hoạt, vô hiệu hóa thông qua hệ thống quản lý mô đun.
3.1.4. Tính thừa kế
Cấu trúc chung của một hệ thống hướng đối tượng là sự phân cấp các thành phần theo các mức độ trừu tƣợng hoá nhƣ phân cấp lớp, phân cấp thừa kế và phân cấp đặc tả. Các thành phần ở cùng một mức phân cấp thì nên tổ chức trong cùng mức trừu tƣợng hoá.
3.1.5. Lựa chọn phương pháp hướng đối tượng
Xuất phát từ yêu cầu trong sản xuất công nghiệp, việc tái sử dụng và tùy biến các mô đun điều khiển đã phát triển đƣợc áp dụng cho hệ thống ứng dụng mới là rất quan trọng, nhằm giảm chi phí, thời gian và nhân công sản xuất; đặc biệt là có thể làm chủ được công nghệ tránh phải nhập khẩu từ nước ngoài và bí mật trong công nghệ. Ở nước ta, việc xem xét sử dụng các chuẩn dùng để phân tích thiết kế hệ thống điều khiển, tái sử dụng và tùy biến các mô đun điều khiển đã phát triển vẫn còn hạn chế. Do đó trong nghiên cứu này, luận án đã chọn phương pháp theo công nghệ hướng đối tượng để phát triển hệ thống điều khiển phương tiện tự hành dưới nước (AUV); bởi các tính nổi bật của phương pháp này thể hiện ở chỗ:
77
- Phương pháp phân tích và thiết kế hướng đối tượng thực hiện theo các thuật ngữ và khái niệm của phạm vi lĩnh vực ứng dụng, nên nó tạo sự tiếp cận tương ứng giữa hệ thống và vấn đề thực của môi trường bên ngoài. Vì quá trình phát triển phần mềm công nghiệpcũng đồng thời là quá trình cộng tác của khách hàng/người dùng, nhà phân tích, nhà thiết kế, nhà phát triển, chuyên gia nghiệp vụ, chuyên gia kỹ thuật, v.v… nên cách tiếp cận này khiến cho việc giao tiếp giữa họ với nhau đƣợc dễ dàng hơn.
- Một trong những ưu điểm quan trọng bậc nhất của phương pháp phân tích và thiết kế hướng đối tượng là tính tái sử dụng: nó cho phép có thể tạo ra các thành phần (đối tƣợng hoặc nhóm đối tƣợng cộng tác) một lần và dùng chúng nhiều lần sau đó. Giống nhƣ việc chúng có thể tái sử dụng các khối xây dựng (hay bản sao của nó) trong một toà lâu đài, một ngôi nhà ở, một con tàu vũ trụ, ta cũng có thể tái sử dụng các thành phần (đối tƣợng hay nhóm đối tƣợng) căn bản trong các thiết kế hướng đối tượng cũng như mã chương trình của một hệ thống điều khiển trong công nghiệp.
- Các thành phần đối tƣợng hay nhóm đối tƣợng đã đƣợc thử nghiệm trong lần dùng trước đó, nên khả năng tái sử dụng đối tượng có tác dụng giảm thiểu lỗi và các khó khăn trong việc bảo trì, giúp tăng tốc độ thiết kế và phát triển phần mềm điều khiển công nghiệp.
Như đã được trình bày trong Chương 1, ngôn ngữ mô hình hóa trực quan trong thời gian thực (RealTime UML) và qui trình phát triển tái lặp ROPES hoàn toàn đáp ứng được các kỹ thuật trong phương pháp công nghệ hướng đối tượng, nhằm bao phủ toàn bộ các pha phân tích, thiết kế và thực thi cho các hệ thống điều khiển công nghiệp. Các đặc tả về RealTime UML và ROPES trong phát triển hệ thống điều khiển AUV đã đƣợc trình bày một cách chi tiết trong[22], [24], [44], [59].
78