在活动和上下文图捕获需求

规范活动图帮助你生动地捕捉和理解系统如何运作。一个层次结构有助于分析甚至大型系统。在顶层,上下文图描述了系统环境及其与系统的交互研究的数据交换和控制操作。然后你可以将系统分解成一个活动图与流程和控制规范(CSPEC)。

指导层次分解的过程。你使用另一个指定每个流程活动图或原始规范(PSPEC)。您可以指定一个PSPEC交涉的正式的语义,比如仿真软件框图。万博1manbetx此外,上下文图生动地捕捉系统操作的上下文。

环境图:电动车窗系统

这个数字代表了电动车窗系统的环境图。方盒子捕捉环境,在这种情况下,司机,乘客,和窗口。司机和乘客都可以将命令发送到窗口上下移动它。控制器推断正确的命令发送到窗口执行机构(例如,司机命令有优先于乘客命令)。此外,图监控窗口系统建立的状态完全开启和关闭窗口时,发现如果有窗口和框架之间的一个对象。

圆(也称为泡沫)代表了电动车窗控制器。圆的图形符号是一个过程。流程捕获输入数据到输出数据的变换。原始的过程也可能产生。CSPECs通常由组合或时序逻辑来推断从输入输出控制信号控制。

仿真软件的实现环境,明白了万博1manbetx实施环境图:电动车窗系统。

活动图:电动车窗控制

电动窗控制包括三个过程,CSPEC。两个过程验证司机和乘客的输入来确保他们的输入有意义的系统的状态。例如,如果窗户完全打开,向下移动命令没有意义。剩下的过程检测如果窗口完全开启或完全关闭,如果一个对象。CSPEC将控制信号和推断是否向上或向下移动窗口(例如,如果一个对象存在,窗口向下移动了大约1秒或直到它到达一个endstop)。

仿真软件的实现环境,明白了万博1manbetx的实现活动图:电动车窗控制。

活动图:验证司机

每个进程在指定的验证司机活动图是原始和以下PSPEC。使独家PSPEC,出于安全原因下来命令优先于向上命令。

PSPEC 1.1.1:检查下来CHECKED_DOWN =而不是重置

PSPEC 1.1.2:检查CHECKED_UP =而不是重置

PSPEC 1.1.3:独家VALIDATED_DOWN = CHECKED_DOWN VALIDATED_UP = CHECKED_UP而不是CHECKED_DOWN VALIDATED_NEUTRAL =(中性的,而不是(CHECKED_UP而不是CHECKED_DOWN))不(CHECKED_UP或CHECKED_DOWN)

仿真软件的实现环境,明白了万博1manbetx的实现活动图:验证。

活动图:验证乘客

乘客的内部验证过程验证驱动程序是一样的过程。唯一的区别是不同的输入和输出。

PSPEC 1.2.1:检查CHECKED_DOWN =下来不重置

PSPEC 1.2.2:检查CHECKED_UP =而不是重置

PSPEC 1.2.3:独家VALIDATED_DOWN = CHECKED_DOWN VALIDATED_UP = CHECKED_UP而不是CHECKED_DOWN VALIDATED_NEUTRAL =(中性的,而不是(CHECKED_UP而不是CHECKED_DOWN))不(CHECKED_UP或CHECKED_DOWN)

仿真软件的实现环境,明白了万博1manbetx活动图:验证乘客。

活动图:Endstop检测障碍

第三个过程在电动窗控制活动图检测时存在一个障碍或窗口达到顶部或底部(ENDSTOP)。检测机制是基于窗口的电枢电流驱动器。在正常操作期间,这个电流在一定范围内。窗口的顶部或底部时,电动机画了一个大电流(超过15个或少于-15 a),试图维持其角速度。同样的,在正常操作当前大约是2或2(取决于是否打开或关闭窗口)。当一个对象,有轻微偏离这个值。保持对象的窗口力小于100 N,控制切换到紧急操作当它检测到电流小于-2.5。这个操作是必要的,只有当窗口滚动起来,对应于一个负的电流在特定连接的这个模型。检测的障碍ENDSTOP活动图体现了这个功能。

CSPEC 1.3: ENDSTOP重置=障碍或ENDSTOP检测障碍

PSPEC 1.3.1:检测ENDSTOP ENDSTOP = WINDOW_POSITION > ENDSTOP_MAX

PSPEC 1.3.2:检测障碍障碍= (WINDOW_POSITION > OBSTACLE_MAX)和MOVE_UP 500 ms

仿真软件的实现环境,明白了万博1manbetx活动图:Endstop检测障碍。

数据定义

功能分解明确指定每个流程的分解或原始规范(PSPEC)。此外,它还必须正式在活动图中指定的信号。对这些规范使用数据定义。

以下表数据定义中使用的信号活动图。

相关的活动图,请参阅环境图:电动车窗系统。

相关的活动图,请参阅活动图:电动车窗控制。

相关的活动图,请参阅活动图:验证司机。

相关的活动图,请参阅活动图:验证乘客。

相关的活动图,请参阅活动图:Endstop检测障碍。

模型设计迭代,我们了解到更详细的实现。信息模型设计迭代如何像你介绍更多细节,明白了迭代设计。

探索电动车窗控制器项目

的实现活动图:电动车窗控制

这个主题描述了高层离散事件控制电动窗控制规范。

你可以模型的离散事件控制窗口Stateflow图表。Stateflow图表是一个有限状态机与层次结构和并行性。这个状态机包含基本的电动车窗系统:,auto-up,下来,auto-down,休息,和紧急。模型状态转换和占乘客命令司机命令的优先级。它还包括紧急行为激活当软件检测到一个对象之间的窗口和框架,同时向上移动。

最初的电动窗控制仿真软件万博1manbetx模型,slexPowerWindowControl,是一个离散事件控制器运行在一个给定的采样率。

在这个实现中,打开电动窗控制子系统和观察CSPEC Stateflow图表与离散事件控制形式,由倾斜厚栏右下角。detect_obstacle_endstop子系统封装阈值检测机制。

离散事件控制Stateflow模型,扩展了状态转换图的概念层次结构和并行性。状态改变,因为乘客都封装在一个命令超级状态这并不对应于一个活跃的司机命令。

考虑乘客的控制窗口。乘客或司机可以上下移动该窗口。

这个状态机包含基本的电动车窗系统:,auto-up,下来,auto-down,休息,和紧急。

交互式测试

控制输入。的slexPowerWindowCntlInteract模型包括这个控制输入开关。双击这些开关手动操作。

测试状态机控制功率窗口通过运行输入测试向量和检查它达到所需的内部状态和生成输出。电动窗具有以下外部输入:

每个输入包含一个与这些输入向量。

生成的乘客和司机输入信号映射上下信号根据这个表:

输入明确的生成中性事件的向上和下来事件,生成按电动窗控制开关。输入的输入作为真值表在乘客的中立,,地图和司机中性,上,下地图。

实验结果从交互测试

案例1:窗口。观察状态机行为:

案例2:Auto-Up窗口。如果你按物理客运窗口切换为短时间内(不超过一秒),软件激活auto-up行为和窗口继续向上移动。

案例3:驾驶员一侧优先级。乘客的司机开关窗口优先于司机命令。观察状态机行为在这种情况下:

模型覆盖

验证控制子系统。验证窗口使用模型的离散事件控制覆盖工具。这个工具可以帮助您确定在多大程度上测试用例模型运动控制器的条件分支。它有助于评估所有转换是否离散事件控制,考虑到测试用例,以及所有条款是否在一个条件,使特定的过渡已经成为事实。多个条款可以使一个过渡,例如,从紧急回中性时100发生蜱虫或如果endstop达成。

实现全覆盖,每个子句的计算结果为真时,错误的使用的测试用例。转换的百分比称为其测试用例演习模型覆盖。模型覆盖率是衡量如何彻底测试练习模式。

使用万博1manbetx仿真软件覆盖软件,可以将以下测试应用到电动车窗控制器。

这个测试,所有开关都不活跃时间0。在定期1 s的步骤,一个或多个开关状态的变化。例如,在1 s,司机开关变得活跃。自动运行这些输入向量,取代手动开关由规定的输入序列。看到preconstructed模型:

为slexPowerWindowCntlCoverage模型,此测试处理的报告显示,100%的决策结果从司机中性,向上、向下映射块。然而,乘客的测试仅达到50%覆盖中立,向上、向下映射块。这报道意味着整体覆盖slexPowerWindowCntlCoverage是45%,而整体覆盖slexPowerWindowControl模型是42%。一些报道水平的因素:

增加模型的报道。总覆盖率提高到100%,你需要考虑所有可能的组合的司机,乘客,障碍,和endstop设置。当你满意的控制行为,您可以创建窗口系统。有关更多信息,请参见使用基于模型的创建模型的设计。

本例中增加了验证的模型覆盖的离散事件控制窗口。首先,示例使用的输入slexPowerWindowCntlCoverage作为基准模型的报道。接下来,进一步锻炼的离散事件控制窗口,它创造了更多的输入集。电子表格文件,inputCntlCoverageIncrease.xlsx,包含这些输入设置使用一个输入组每单。

在这个例子中,slexPowerWindowSpreadsheetGeneration效用函数,它创建了一个电子表格模板从控制器模型,slexPowerWindowControl,创建inputCntlCoverageIncrease.xlsx。在inputCntlCoverageIncrease.xlsx,该函数使用块名称在控制器模型信号名称。slexPowerWindowSpreadsheetGeneration定义了表的名字。的slexWindowSpreadsheetAddInput效用函数填充inputCntlCoverageIncrease.xlsx信号数据。

这些输入集的表名称及其描述是:

自动运行这些输入向量,把输入的离散事件控制从电子表格使用文件块,inputCntlCoverageIncrease.xlsx。这个文件包含多个输入集。看到preconstructed模型:

为什么要使用基于模型的设计?

在基于模型的设计中,系统模型的中心开发过程,从需求开发,通过设计实现和测试。使用基于模型的设计:

实施环境图:电动车窗系统

需求作为一个环境图,请参阅环境图:电动车窗系统。

创建一个模型模型类万博1manbetx似于环境图。

您可以使用电动窗控制活动图(活动图:电动车窗控制)的电动车窗控制器上下文图分解成部分。这个图表显示了输入和输出信号出现在上下文图更容易跟踪他们的起源。

实现电动窗控制系统

充分满足需求,电动窗控制必须与司机和乘客的验证输入和检测endstop。

对于需求表示为一个活动图,看看活动图:电动车窗控制。

双击slexPowerWindowExample / power_window_control_system块打开以下子系统:

的实现活动图:验证

需求作为活动图,请参阅活动图:验证司机和活动图:验证乘客。

活动图添加数据验证功能为司机和乘客命令来确保正确的操作。例如,当窗口到达顶部时,软件模块向上命令。在新子系统实现分解每个验证过程。考虑司机命令的验证(验证乘客命令相似)。检查模型是否可以执行向上或下来命令,根据以下:

第三个活动图过程检查软件发送的三个命令(只有一个中性,向上,下来)控制器。在实际的实现中,两者都有向上和下来同时可以真正的(例如,因为开关跳跃的效果)。

从power_window_control_system子系统,这是validate_driver_state子系统:

从power_window_control_system子系统,这是validate_passenger_state子系统:

的实现活动图:Endstop检测障碍

对于需求表示为一个活动图,看看活动图:Endstop检测障碍。

在slexPowerWindowExample模型,power_window_control_system / detect_obstacle_endstop块实现这个活动图块连续变异的变异子系统。在设计迭代,您可以添加额外的变体。

双击slexPowerWindowExample模型power_window_control_system / detect_obstacle_endstop /连续/ verify_position块:

混合动态系统:结合离散事件控制和连续的植物

设计和验证了离散事件控制之后,将它与连续时间工厂的行为。这一步是设计最简单的第一次迭代版本的植物。

在项目中,导航到文件并点击项目。在configureModel文件夹,运行slexPowerWindowContinuous实用程序打开并初始化模型。

window_system块使用不同的子系统块,允许不同程度的忠诚的植物建模。双击window_system /连续/ 2 nd_order_window_system块连续变异。

植物被建模为一个二阶微分方程与步进式改变输入:

这一阶段允许分析离散事件状态之间的交互行为,其采样率,窗口的连续行为的运动。有阈值生成窗口框架顶部和底部:

双击slexPowerWindowExample模型power_window_control_system / detect_obstacle_endstop /连续/ verify_position块连续变异。

当您运行这个slexPowerWindowContinuousconfigureModel效用,使用连续时间模型解算器ode23 (Bogacki-Shampine)。

一个系统的结构分析结果:

结构分析还可以包括实现架构(超出了本文的范围)。

方便的实现还增加了一个控制机制的存在和缺乏对象之间切换。

将控制器响应。视图窗口运动项目的快捷方式,双击SimHybridPlantLowOrder。或者,您可以运行的任务slexPowerWindowContinuousSim。

位置范围显示预期的结果从控制器。30厘米后,模型生成障碍事件和Stateflow图进入它emergencyDown状态。在这种状态下,windowDown输出,直到窗口降低约10厘米。因为乘客窗户开关仍在进行,窗外又开始向上移动,重复着这个过程。停止仿真,打开位置范围观察振荡的过程。在紧急情况下,离散事件控制将车窗大约10厘米。

详细的建模的影响

在最初的分析离散事件控制和连续动态,您可以使用一个详细的植物模型来评估性能在一个更现实的情况下。最好是在这样一个设计模型在电力领域的详细程度,换句话说,能量流动。一些特定领域MathWorks blocksets可以为此提供帮助。

考虑到能量流动,添加一个更详细的变体包括电力电子和window_system变体子系统的多体系统。

打开模型,探索更详细的植物的变种,在项目中,configureModel运行slexPowerWindowPowerEffects。

双击slexPowerWindowExample模型window_system /权力效应——可视化/ detailed_window_system块。

电力电子子系统。生成的模型必须放大控制信号离散事件控制器是强大到足以驱动直流电机移动窗口。

这种行为放大模块模型。他们表明,开关连接直流电机和电池电压或地面。通过连接电池反过来,系统生成一个负电压和窗口可以移动,向下,或保持静止。总是在最大功率驱动的窗口。换句话说,没有直流电机控制器适用于规定的速度。

的实现,双击slexPowerWindowExample模型window_system /权力影响-可视化/ detailed_window_system / amplification_up块。

多体系统。这个实现模型使用的窗口Simscape多体块。

查看执行机构实现,双击slexPowerWindowExample模型window_system /权力影响-可视化/ detailed_window_system /致动器块。

看到窗口实现,双击slexPowerWindowExample模型window_system /权力效应——可视化/ detailed_window_system /块。

这个实现使用Simscape多体块体、关节和执行机构。窗口模式包括:

图显示了机械部分移动。

迭代设计。更详细的实现的一个重要影响是没有窗口的位置测量。相反,该模型测量直流电机电流,用它来检测endstops和是否存在一个障碍。下一阶段的系统设计分析了控制以确保它不会引起过度使用武力时存在一个障碍。

在原系统中,设计消除了障碍和endstop检测基于窗口的位置,取代current-based实现。它还连接到控制器和位置和力测量过程。反映了不同的信号使用,您必须修改数据的定义。此外,观察到,因为权力的影响,现在单位是安培。

PSPEC 1.3.1:检测ENDSTOP ENDSTOP = ARMATURE_CURRENT > ENDSTOP_MAX

PSPEC 1.3.2:检测障碍障碍= (ARMATURE_CURRENT > OBSTACLE_MAX)和MOVE_UP 500 ms

PSPEC 1.3.3:绝对值ABSOLUTE_ARMATURE_CURRENT = abs (ARMATURE_CURRENT)

此表列出了额外的信号背景图:电动车窗系统数据定义。

此表列出了改变了活动图的信号:检测障碍Endstop数据定义。

看到窗外子系统,双击slexPowerWindowExample模型window_system /权力影响——可视化窗口/ detailed_window_system /工厂/块。

实现使用一个查找表并添加噪声,使评估的控制鲁棒性。看到摩擦子系统的实现,双击slexPowerWindowExample模型window_system /权力影响——可视化/ detailed_window_system /工厂/窗/摩擦块。

控制律的评估

理想化的连续工厂允许访问的窗口位置endStop和障碍事件的一代。在更现实的实现中,该模型必须生成这些事件从访问物理变量。对于电动车窗系统,这个物理变量通常是电枢电流,Ia的直流电机驱动蜗轮。

窗口移动时,当前的近似值2 A。当您切换窗口时,该模型做了一个瞬变电流,可以达到一个值约为10。当电流超过15,模型激活endstop检测。模型绘制当前电机角速度时几乎保持在0尽管积极或消极的输入电压。

检测对象的存在在这个设置更加困难。因为安全问题限制窗口力不超过100 N,电枢电流远低于10应该检测对象。然而,这种行为与瞬时值实现冲突在正常操作。

期间禁用对象检测的实现控制律实现瞬态值。现在,当系统检测到一个电枢电流超过2,它认为现在和进入一个对象emergencyDown状态的离散事件控制。打开力范围窗口(测量在牛顿)检查力仍低于100 N现在和窗口对象时改变它的速度。

在现实中,更复杂的控制律是可能的和实现的。例如,您可以实现神经元网络学习前馈控制技术来模拟每个车辆的摩擦特性,会随着时间而改变。

可视化系统的运动

如果你有万博1manbetx仿真软件3 d动画软件安装,您可以查看系统的几何学图形运动通过一个虚拟现实的世界。如果VR沉块尚未开放,slexPowerWindowExample / window_worl万博1manbetxd Simulink_3D_Animation视图模型中,双击VR沉块。

模拟模型用硬解算器:

现实的电枢测量

电枢电流用于电动窗控制是一个理想的值,可以因为一个致动器模型的使用。在更现实的情况下,数据采集组件必须衡量当前的价值。

包括数据采集组件,更实际的测量变量添加到window_system变体子系统。这个现实的测量变量包含信号调节块的电流导出基于电压测量。

打开一个模型和配置实际的测量,在项目运行configureModel任务slexPowerWindowRealisticArmature。

把现实的电枢,通信协议的内容块,双击SlexPowerWindowExample模型window_system /现实的电枢-通信协议/ detailed_window_system_with_DAQ。

测量电压的范围内是一个模拟-数字转换器(ADC),可根据给定的比特数。你必须规模结果值基于电阻的值和ADC的范围。

包括这些操作定点计算。用给定的范围内,实现必要的决议需要16位而不是8。

研究相同的场景:

通信协议

类似于电动窗输出控制、硬件必须生成输入事件。在这种情况下,硬件控制开关门窗和中心控制面板。本地处理器生成这些事件,然后传达给窗口通过CAN总线控制器。

包括这些事件,添加一个包含输入变量从CAN总线和开关组件,生成事件交付的CAN总线驱动程序开关和乘客开关变体子系统。打开模型和配置可以通信协议,运行configureModel任务,slexPowerWindowCommunicationProtocolSim。

看到开关子系统的实现,双击slexPowerWindowExample / driver_switch /通信协议/司机窗口控制开关块。

观察的结构非常类似于窗控制系统。这个结构包含:

您可以添加通信效果,如其他系统使用can总线,和更多的现实主义的描述阶段。每个阶段允许分析离散事件控制器在一个日益现实的情况。当你有足够的细节,你可以为任何特定的目标平台自动生成控制器代码。