Một phương pháp thiết kế bộ điều khiển thích nghi ổn định tiệm cận toàn cục cho bài toán điều khiển thích nghi kháng nhiễu

P TRÌNH H NG Đ I T NG PGS.TS Trần Đình Quế KS Nguyễn Mạnh Hùng Các khái niệm Lập trình hướng đối tượng Lập trình hướng đối tượng với Java GI I THI U Trong nh ng nĕm g n đây, l p trình h ng đ i t ng tr nên g n gũi nh s đ i liên ti p c a ngơn ng l p trình h ng đ i t ng S c m nh c a ph ng pháp l p trình h ng đ i t ng th hi n ch kh nĕng mơ hình hố h th ng d a đ i t ng th c t , kh nĕng đóng gói b o v an toàn d li u, kh nĕng s d ng l i mã ngu n đ ti t ki m chi phí tài nguyên; đ c bi t kh nĕng chia s mã ngu n c ng đ ng l p trình viên chuyên nghi p Nh ng m m nh h a hẹn s thúc đ y phát tri n m t mơi tr ng l p trình tiên ti n v i n n công nghi p l p ráp ph n m m v i th vi n thành ph n có s n Tài li u nhằm gi i thi u cho sinh viên m t nhìn t ng quan v ph ng pháp l p trình h ng đ i t ng cung c p nh ng ki n th c, k thu t c b n cho phát tri n ng d ng c a d a ngơn ng l p trình Java - m t nh ng ngơn ng l p trình h ng đ i t ng thông d ng nh t hi n N i dung c a tài li u bao g m hai ph n chính: • • Ph n th nh t trình bày nh ng khái ni m v n đ c b n c a l p trình h ng đ i t ng bao g m t ng quan v cách ti p c n h ng đ i t ng khái ni m đ i t ng, l p, k th a, đóng gói, đa hình… Ph n th hai trình bày chi ti t ph trình Java N i dung c a tài li u bao g m ch ng pháp l p trình h ng đ i t ng v i ngôn ng l p ng: Ch ng 1: T ng quan v cách ti p c n h ng đ i t ng Trình bày s ti n hoá c a cách ti p c n t l p trình truy n th ng đ n cách ti p c n c a l p trình h ng đ i t ng xu h ng phát tri n c a l p trình h ng đ i t ng hi n Ch ng 2: Nh ng khái ni m c b n c a l p trình h ng đ i t ng Trình bày khái ni m c b n nh : đ i t ng, l p đ i t ng v i thu c tính ph ng th c, tính k th a đa hình, tính đóng gói c a l p trình h ng đ i t ng Ch ng gi i thi u t ng quan m t s ngôn ng l p trình h ng đ i t ng thơng d ng hi n Ch ng 3: Ngôn ng Java Gi i thi u nh ng khái ni m nh ng quy c ban đ u c a ngôn ng l p trình Java: C u trúc ch ng trình, cách biên d ch, cách đ t tên bi n, ki u d li u, toán t c u trúc l nh c a ngôn ng Java Ch ng 4: K th a đa hình Java Trình bày k thu t l p trình h ng đ i t ng d a ngôn ng Java: Khai báo l p, thu c tính ph ng th c c a l p; k thu t th a k , l p tr u t ng, cài đ t n p ch ng đa hình Java Ch ng 5: Bi u di n cài đ t c u trúc d li u tr u t ng Java Trình bày k thu t cài đ t s d ng m t s c u trúc d li u quen thu c Java: ngĕn x p, hàng đ i, danh sách liên k t, nh phân đ th Ch ng 6: L p trình giao di n Java Trình bày k thu t l p trình giao di n Java: L p trình v i giao di n c b n th vi n AWT, l p trình giao di n v i Applet HTML, l p trình giao di n nâng cao v i th vi n SWING Tài li u đ c vi t nhằm ph c v mơn h c “L p trình h ng đ i t ng” gi ng d y ti p theo sau mơn h c Ngơn ng l p trình C++ nh v y h c môn h c sinh viên s d n m b t đ c nh ng đ c tr ng khác bi t c a ngôn ng Java so v i C++ Cu n sách cịn có kèm theo m t đĩa CD ch a toàn b mã ch t p cu n sách ng trình cài đ t làm ví d M c dù tác gi có nhi u c g ng trình biên so n tài li u này, song khơng th tránh kh i nh ng thi u sót R t mong nh n đ c s đóng góp ý ki n c a sinh viên b n đ ng nghi p PH N NH NG KHÁI NI M C C A L P TRÌNH H B N NG Đ I T NG CH NG T NG QUAN V CÁCH TI P C N NG Đ I T H NG N i dung ch ng nhằm gi i thi u m t cách t ng quan v cách ti p c n h dung trình bày bao g m: • • Gi i thi u v cách ti p c n c a l p trình truy n th ng • So sánh s khác bi t gi a hai cách ti p c n • Gi i thi u cách ti p c n c a l p trình h Xu h 1.1 PH ng hi n c a l p trình h ng đ i t ng đ i t ng đ i t ng N i ng ng NG PHÁP TI P C N C A L P TRÌNH TRUY N TH NG L p trình truy n th ng tr i qua hai giai đo n: • • Giai đo n s khai, khái ni m l p trình m i đ i, l p trình n tính Giai đo n ti p theo, l p trình h ng c u trúc 1.1.1 L p trình n tính Đ c tr ng c b n c a l p trình n tính t theo l i tu n t Ch ng trình s đ hi n tu n t t đ u đ n cu i, l nh k ti p l nh cho đ n k t thúc ch ng trình c th c Đặc tr ng L p trình n tính có hai đ c tr ng: • • Đ n gi n: ch ng trình đ c ti n hành đ n gi n theo l i tu n t , không ph c t p Đ n lu ng: ch có m t lu ng cơng vi c nh t, công vi c đ lu ng c th c hi n tu n t Tính chất • • u m: Do tính đ n gi n, l p trình n tính có u m ch ng trình đ n gi n, d hi u L p trình n tính đ c ng d ng cho ch ng trình đ n gi n Nh c m: V i ng d ng ph c t p, ng gi i quy t i ta không th dùng l p trình n tính đ Ngày nay, l p trình n tính ch t n t i ph m vi modul nh nh t c a ph ng pháp l p trình khác Ví d m t ch ng trình c a l p trình c u trúc, l nh đ c th c hi n theo tu n t t đ u đ n cu i ch ng trình 1.1.2 L p trình c u trúc Trong l p trình h ng c u trúc, ch ng trình đ c chia nh thành ch ng trình m i ch ng trình th c hi n m t công vi c xác đ nh Ch ng trình s g i đ n ch ng trình theo m t gi i thu t, ho c m t c u trúc đ c xác đ nh ch ng trình Các ngơn ng l p trình c u trúc ph bi n Pascal, C C++ Riêng C++ vi c có đ c tr ng c a l p trình c u trúc k th a t C, có đ c tr ng c a l p trình h ng đ i t ng Cho nên C++ đ c g i ngơn ng l p trình n a c u trúc, n a h ng đ i t ng Đặc tr ng Đ c tr ng c b n nh t c a l p trình c u trúc th hi n Ch m i quan h : ng trình = C u trúc d li u + Gi i thu t Trong đó: • • C u trúc d li u cách t ch c d li u, cách mơ t tốn d trình Gi i thu t m t quy trình đ th c hi n m t công vi c xác đ nh Trong ch • • • i d ng ngơn ng l p ng trình, gi i thu t có quan h ph thu c vào c u trúc d li u: M t c u trúc d li u ch phù h p v i m t s h n ch gi i thu t N u thay đ i c u trúc d li u ph i thay đ i gi i thu t cho phù h p M t gi i thu t th ng ph i kèm v i m t c u trúc d li u nh t đ nh Tính chất • • • M i ch ng trình có th đ c g i th c hi n nhi u l n m t ch ng trình Các ch ng trình có th đ c g i đ n đ th c hi n theo m t th t b t kì, tuỳ thu c vào gi i thu t ch ng trình mà khơng ph thu c vào th t khai báo c a ch ng trình Các ngơn ng l p trình c u trúc cung c p m t s c u trúc l nh u n ch ng trình u điểm • • Ch ng trình sáng s a, d hi u, d theo dõi T gi i thu t rõ ràng Nh ợc điểm • • L p trình c u trúc không h tr vi c s d ng l i mã ngu n: Gi i thu t ph thu c ch t ch vào c u trúc d li u, đó, thay đ i c u trúc d li u, ph i thay đ i gi i thu t, nghĩa ph i vi t l i ch ng trình Khơng phù h p v i ph n m m l n: t c u trúc v i gi i thu t ch phù h p v i toán nh , nằm ph m vi m t modul c a ch ng trình V i d án ph n m m l n, l p trình c u trúc t không hi u qu vi c gi i quy t m i quan h vĩ mô gi a modul c a ph n m m Vấn đề V n đ c b n c a l p trình c u trúc cách đ phân chia ch ng trình thành ch ng trình cho phù h p v i yêu c u, ch c nĕng m c đích c a m i tốn Thơng th ng, đ phân rã tốn l p trình c u trúc, ng xu ng (top-down) i ta s d ng ph ng pháp thi t k Ph ơng pháp thiết kế xuống (top-down) Ph ng pháp thi t k top-down ti p c n toán theo h ng t xu ng d i, t t ng quan đ n chi ti t Theo đó, m t tốn đ c chia thành toán nh h n M i toán l i đ c chia nh ti p, n u có th , thành tốn nh h n n a Q trình cịn đ c g i q trình làm m n d n Quá trình làm m n d n s d ng l i toán không c n chia nh thêm n a Nghĩa m i tốn đ u có th gi i quy t m t ch ng trình v i m t gi i thu t đ n gi n Ví d , s d ng ph ng pháp top-down đ gi i quy t toán xây m t cĕn nhà m i Khi đó, ta có th phân rã tốn theo b c nh sau: • • • m c th nh t, chia toán xây nhà thành tốn nh h n nh : làm móng, đ c t, đ tr n, xây t ng, l p mái m c th hai, phân rã công vi c m c th nh t: vi c làm móng nhà có th phân rã ti p thành cơng vi c: đào móng, gia c n n, làm khung s t, đ bê tông Công vi c đ c t đ c ph n rã thành … m c th ba, phân rã công vi c c a m c th hai: vi c đào móng có th phân chia ti p thành công vi c: đo đ c, c m m c, chĕng dây, đào ki m tra móng Vi c gia c n n đ c phân rã thành … Q trình phân rã có th d ng m c này, b i công vi c thu đ c là: đo đ c, c m m c, chĕng dây, đào… có th th c hi n đ c ngay, không c n chia nh thêm n a L u ý: • Cùng s d ng ph ng pháp top-down v i m t tốn, nh ng có th cho nhi u k t qu khác Nguyên nhân s khác tiêu chí đ phân rã m t tốn thành tốn Ví d , v n áp d ng ph ng pháp top-down đ gi i quy t toán xây nhà, nh ng n u s d ng m t cách khác đ phân chia tốn, ta có th thu đ c k t qu khác bi t so v i ph ng pháp ban đ u: • • m c th nh t, chia toán xây nhà thành toán nh h n nh : làm ph n g , làm ph n s t, làm ph n bê tông làm ph n g ch m c th hai, phân rã công vi c m c th nh t: vi c làm g có th chia thành công vi c nh : xẻ g , gia công g , t o khung, l p vào nhà Vi c làm s t có th chia nh thành… Rõ ràng, v i cách làm m n th này, ta s thu đ hi n ph n 1.2 PH 1.2.1 Ph NG PHÁP TI P C N H ng pháp l p trình h ng đ i t Xu t phát t hai h n ch c a ph • c m t k t qu khác hẳn v i cách th c th c NG Đ I T NG ng ng pháp l p trình c u trúc: Khơng qu n lí đ c s thay đ i d li u có nhi u ch ng trình thay đ i m t bi n chung V n đ đ c bi t nghiêm tr ng ng d ng ngày l n, ng i ta không th ki m soát đ c s truy nh p đ n bi n d li u chung • Khơng ti t ki m đ c tài nguyên ng i: Gi i thu t g n li n v i c u trúc d li u, n u thay đ i c u trúc d li u, s ph i thay đ i gi i thu t, đó, ph i vi t l i mã ch ng trình t đ u Đ kh c ph c đ c hai h n ch gi i quy t toán l n, ng i ta xây d ng m t ph ng pháp ti p c n m i, ph ng pháp l p trình h ng đ i t ng, v i hai m c đích chính: • • Đóng gói d li u đ h n ch s truy nh p t vào d li u, khơng qu n lí đ Cho phép s d ng l i mã ngu n, h n ch vi c ph i vi t l i mã t đ u cho ch Vi c đóng gói d li u đ th p lên cao nh sau: • • • • • c th c hi n theo ph Thu th p thu c tính c a m i đ i t • • ng pháp tr u t ng hoá đ i t ng, g n thu c tính vào đ i t ng trình ng thành l p t ng t ng ng Nhóm đ i t ng có thu c tính t ng t thành nhóm, lo i b b t thu c tính cá bi t, ch gi l i thu c tính chung nh t Đây đ c g i trình tr u t ng hoá đ i t ng thành l p Đóng gói d li u c a đ i t ng vào l p t thành m t thu c tính c a l p t ng ng ng ng M i thu c tính c a đ i t Vi c truy nh p d li u đ c th c hi n thông qua ph Không đ c truy nh p t tr c ti p đ n d li u ng th c đ ng tr c trang b cho l p Khi có thay đ i d li u c a đ i t ng, ta ch c n thay đ i ph ng th c truy nh p thu c tính c a l p, mà khơng c n ph i thay đ i mã ngu n c a ch ng trình s d ng l p t ng ng Vi c cho phép s d ng l i mã ngu n đ h ng đ i t ng Theo đó: • c Các l p có th đ c th c hi n thông qua c ch k th a l p trình c k th a đ t n d ng thu c tính, ph ng th c c a Trong l p d n xu t (l p đ c k th a) có th s d ng l i ph ng th c c a l p c s (l p b l p khác k th a) mà không c n thi t ph i cài đ t l i mã ngu n Ngay c l p d n xu t đ nh nghĩa l i ph ng th c cho mình, l p c s không b nh h ng không ph i s a l i b t kì m t đo n mã ngu n Ngôn ng l p trình h ng đ i t ng ph bi n hi n Java C++ Tuy nhiên, C++ m c dù có nh ng đ c tr ng c b n c a l p trình h ng đ i t ng nh ng v n không ph i ngơn ng l p trình thu n h ng đ i t ng Java th t s m t ngơn ng l p trình thu n h ng đ i t ng Đặc tr ng L p trình h • • ng đ i t ng có hai đ c tr ng c b n: Đóng gói d li u: d li u ln đ c t ch c thành thu c tính c a l p đ i t truy nh p đ n d li u ph i thông qua ph ng th c c a đ i t ng l p ng Vi c S d ng l i mã ngu n: vi c s d ng l i mã ngu n đ c th hi n thông qua c ch k th a C ch cho phép l p đ i t ng có th k th a t l p đ i t ng khác Khi đó, l p k th a, có th s d ng ph ng th c (mã ngu n) c a l p b k th a, mà không c n ph i đ nh nghĩa l i u điểm L p trình h • • • • ng đ i t ng có m t s u m n i b t: Khơng cịn nguy c d li u b thay đ i t ch ng trình Vì d li u đ c đóng gói vào đ i t ng N u mu n truy nh p vào d li u ph i thông qua ph ng th c cho phép c a đ i t ng Khi thay đ i c u trúc d li u c a m t đ i t ng, không c n thay đ i đ i mã ngu n c a đ i t ng khác, mà ch c n thay đ i m t s hàm thành ph n c a đ i t ng b thay đ i Đi u h n ch s nh h ng x u c a vi c thay đ i d li u đ n đ i t ng khác ch ng trình Có th s d ng l i mã ngu n, ti t ki m tài nguyên Vì nguyên t c k th a cho phép l p k th a s d ng ph ng th c đ c k th a t l p khác nh nh ng ph ng th c c a nó, mà khơng c n thi t ph i đ nh nghĩa l i Phù h p v i d án ph n m m l n, ph c t p 1.2.2 Ph ng pháp phân tích thi t k h ng đ i t ng M t v n đ c b n đ t cho ph ng pháp h ng đ i t ng t m t toán ban đ u, đ thu đ c m t t p đ i t ng, v i ch c nĕng đ c ph i h p v i nhau, đáp ng đ c yêu c u c a tốn đ t ra? Ph ng pháp phân tích thi t k h ng đ i t ng đ i nhằm tr l i cho câu h i M c đích xây d ng m t t p l p đ i t ng t ng ng v i m i toán, ph ng pháp ti n hành theo hai pha chính: Pha phân tích: Chuy n đ i u c u tốn t ngơn ng t nhiên sang ngơn ng mơ hình Pha thi t k : Chuy n đ i đ c t tốn d th có th cài đ t đ c Hai pha phân tích thi t k bao g m nhi u b • • • • • • i d ng ngôn ng mô hình sang m t mơ hình c c khác nhau: Mơ t tốn Đ c t u c u Trích ch n đ i t ng Mơ hình hố l p đ i t ng Thi t k t ng quan Thi t k chi ti t B ớc 1: Mơ tả tốn Bài tốn ban đ u đ • • • c phát bi u d i d ng ngôn ng t nhiên, bao g m: M c đích, ch c nĕng chung Các yêu c u v thông tin d li u Các yêu c u v ch c nĕng th c hi n B ớc 2: Đặc tả yêu cầu Các yêu c u đ c hình th c hố lên m t m c cao h n cách s d ng ngôn ng ki u k ch b n (scenario) đ mô t Trong m t k ch b n, m i ch c nĕng, m i ho t đ ng đ c mô t m t k ch b n, bao g m: • • • Các tác nhân tham gia vào k ch b n Vai trò c a m i tác nhân k ch b n Th t hành đ ng mà m i tác nhân th c hi n: th c hi n, tác đ ng vào tác nhân nào, thông tin đ c trao đ i Quá trình đ c ti n hành v i t t c ch c nĕng yêu c u c a h th ng B ớc 3: Trích chọn đối t ợng B c s ti n hành đ xu t đ i t • • • ng có th có m t h th ng: D a vào k ch b n đ c mô t b xu t thành đ i t ng c hai, ch n tác nhân có xu t hi n đ đ L a ch n đ i t trùng l p ng cách lo i b tác nhân bên h th ng, tác nhân Cu i cùng, ta thu đ c t p đ i t ng c a h th ng B ớc 4: Mơ hình hố lớp đối t ợng B c ti n hành tr u t • • • • • ng hoá đ i t ng thành l p: Thu th p t t c thu c tính c a m i đ i t thông tin yêu c u h th ng (t b c 1) ng v a thu th p đ c, d a vào yêu c u v Thu th p hành đ ng mà m i đ i t ng c n th c hi n, d a vào k ch b n mà đ i t ng t ng ng có tham gia (trong b c 2) Nhóm đ i t ng t ng t nhau, ho c có nhi u thu c tính g n gi ng Lo i b m t s thu c tính cá bi t, riêng t c a m t s đ i t ng nhóm Mơ hình m i nhóm đ i t ng cịn l i thành l p: Các thu c tính chung c a đ i t ng thành thu c tính c a l p, hành đ ng c a đ i t ng thành ph ng th c c a l p K t qu thu đ c m t t p l p đ i t ng ban đ u c a h th ng B ớc 5: Thiết kế tổng quát B c s ti n hành thi t k vĩ mô, nghĩa thi t k m i quan h gi a l p h th ng: • • Xác đ nh s đ th a k , n u có, gi a l p: N u hai l p có m t s thu c tính chung, tách thu c tính chung làm thành m t l p c s , hai l p ban đ u đ u d n xu t t l p c s Thơng th ng, l p tr u t ng (chung nh t) s làm l p c s , l p c th , chi ti t làm l p d n xu t (l p con, cháu) Xác đ nh t ng tác, n u có, gi a l p: D a vào k ch b n đ c mơ t b c 2, hai tác nhân có t ng tác v i hai l p t ng ng b c có t ng tác v i K t qu thu đ cc ab c m t s đ quan h bên gi a l p h th ng 10 ... ơng pháp mơ hình Hai ph ng pháp khác hồn tồn cách ti p c n mơ hình toán, ph ng pháp h ng đ i t ng ti n hành theo ph ng pháp t d i lên trên, t th p lên cao, t c th đ n tr u t ng Trong đó, ph ng pháp. .. hai ph ng pháp Ph ng pháp h ng đ i t ng th ng đ c áp d ng cho toán l n, ph c t p, có nhi u lu ng d li u khác nhau, không th qu n lí đ c ph ng pháp c u trúc Khi đó, ng i ta dùng ph ng pháp h ng... d ng ph ng pháp top-down v i m t toán, nh ng có th cho nhi u k t qu khác Nguyên nhân s khác tiêu chí đ phân rã m t tốn thành tốn Ví d , v n áp d ng ph ng pháp top-down đ gi i quy t toán xây nhà,