基于模型的CBTC区域控制系统安全软件开发

传统的软件开发方法不能满足基于通信的列车控制(CBTC)区域控制系统(ZC)的开发需求。结合北京地铁亦庄线研究项目,介绍一种基于模型的系统开发方法,给出ZC系统的软件容错结构,阐述该系统的移动授权和列车管理功能建模方法,并从模型覆盖率分析和形式化验证两方面深入分析系统安全性保障措施。ZC系统的研究项目表明,基于模型的开发方法能够更好地保证系统的开发质量和安全性。

基于PCTBTA任务模型的用户界面开发方法

为了适应普适计算环境中用户、设备、使用环境和开发平台的多样性,基于模型的方法被应用于用户界面开发过程中,试图在抽象层次上描述界面,通过模型转换,使其适用于不同的平台.然而,由于目前基于模型的用户界面开发方法(model-based user interface development,简称MBUID)中所采用任务模型的局限性,致使生成的界面难以满足动态环境下用户的可用性需求.提出一种基于任务模型的用户界面开发框架,旨在建模和生成有效、高效、令用户满意的用户界面.在可用性方面,为了准确描述普适计算环境中用户任务,提出一种基于感知控制理论的任务分析方法(perceptual-control-theory-based task analysis,简称PCTBTA),将使用上下文信息引入到任务分析过程中,并且在较高的抽象层次上反映交互的内容,给可用性设计提供任务空间;在技术方面,为PCTBTA任务模型向界面模型的转换提供技术支持.最后,通过实例说明所提出方法的可行性,并通过与其他方法在可用性和性能方面的比较,表明该方法的有效性.

基于SCADE的FADEC软件通用基准模型库开发

在航空发动机全权限数字电子控制(FADEC)软件研制过程中,可重用基准模型库的开发和使用是提升软件研发效率和质量的重要技术手段。为了提升FADEC软件复用效率,加快软件研发进程和适航认证,在分析模型库相关指南和规范的基础上,结合工程实际的需要,完成FADEC基准模型库的设计和验证,以三角函数类、方根类、滤波类和余度表决类4种典型类型为对象,通过泰勒定理、牛顿迭代和离散化等数学理论和自动控制理论进行机理分析,基于安全关键软件开发环境(SCADE)建模仿真工具完成模型库设计,通过对比仿真、模型测试和形式化验证方法等完成模型库验证。结果表明:该基准库支撑了多个FADEC软件项目的研制,其正确性和可靠性已在各项工程试验中得到反复检验,具有十分重要的工程价值,所提出的模型库设计和验证方法也具有一定的借鉴意义。

改进的PLML在基于模型的用户界面开发中的应用研究

PLML是描述人机交互模式的一个重要工具,然而它还存在一些缺点。其中一个重要的缺点是它的<implementation>元素并未明确定义,从而造成了它所描述的设计模式在基于模型的用户界面开发方法中难以自动化或半自动化地应用。针对这一问题,设计了PLML的<implementation>元素的XML Schema,明确给出了该元素的形式化的描述方法。通过一个实例研究,验证了其在基于模型的用户界面开发中可以起到积极的作用。

一种基于模型的用户界面开发方法

基于模型的用户界面开发方法是解决多设备环境下用户界面开发问题的一个常用方法。然而,当前主要的开发方法中存在着多种问题。本文提出的基于模型的用户界面开发方法,主要包括领域模型、任务模型和界面模型,对应于MVC模式中领域模型、控制模型和视图模型。由于在模型设计阶段隐含了交互式系统的体系结构,因而不仅能保证系统的有用性和可用性,而且模型向界面工具箱编码的转化简单直接。从而有效的解决了一些主要的开发方法中存在的问题。

基于模型的开发方法在通讯管理模块软件中的应用

本文介绍了Harmony的基于模型的嵌入式软件开夏方法,并采用该方法对综合数据管理系统中的通讯管理模块应用软件进行了软件实现。介绍了通讯管理模块所应完成的功能,阐述了采用基于模型的开发方法所设计的类及其功能,也描述了这些类的关系以及状态图。最后阐述了Rhapsody根据模型自动生成代码和可执行文件的方法。

一种使用MATLAB/Simulink的Arduino模型化开发方法

针对在测量和控制领域广泛使用的开源的低成本软硬件平台Arduino,研究了其使用MATLAB/Simulink软件进行模型化软件开发的方法和工作流程;进行了Arduino模型化开发实例分析,实现了模型设计、模型调试、自动代码生成、自动下载运行以及在线调试等功能;进行了生成代码分析和协议符合性检查,探索了完整的Arduino模型化开发方法;验证了使用MATLAB/Simulink进行Arduino模型化开发的可行性、便捷性以及对高安全协议的符合性。

基于模型的商用车车身控制器开发方法研究

基于快速原型的Ⅴ流程开发模式,在当今汽车电子产品开发过程中得到了广泛应用。本文针对商用车车身控制器的开发应用,提出了基于模型的开发方法与实现,使用控制领域内通用的仿真工具Matlab(Simulink/Stateflow/RTW),通过与嵌入式软件编译器的链接,开发适用于产品软件应用的软件集成开发环境,加快产品开发进度,提升开发效率。

基于模型的核电站操作员支持系统开发与测试

我国当前正在大力推广的第三代核电站具有经济性好、安全性高等特点,操作员支持系统作为第三代核电站的必配系统是提高核电站安全性的重要有效手段之一.核电系统越来越复杂,软件的占比越来越高、重要性也越来越突出,亟需探索能有效提高软件质量和可靠性的开发方法.基于模型的软件开发与验证方法已经在各大高安全性行业得到了广泛应用,文中对基于该方法的软件开发与验证流程进行了概览性说明,对相关的核心技术进行了总结,并以核电站操作员支持系统的软件研制为例,对该方法在核电领域软件开发中的适用性进行了探索,结果表明该方法完全满足核电软件的最高安全性要求.

基于V模式的智能SCR软件开发及应用

为满足非道路国四排放标准对柴油机排气污染物NOx限值的要求,结合基于模型开发的设计思想和V模式开发流程,完成了从需求架构设计、MATLAB/Simulink建模开发、软件测试确认的智能SCR软件开发。智能SCR软件的控制策略主要包括催化器模型、前馈控制模型、氨存储计算模型、尿素量修正模型、尿素喷射控制模型等。然后将智能SCR软件与柴油机其它控制功能进行软件集成,并将生成的ECU软件刷写至非道路国四ECU。最后在试验台架上完成了多组冷机和暖机的非道路瞬态循环(NRTC循环)测试。试验结果表明:在NRTC试验循环下,NOx转化效率最高达到了94.46%,经催化还原后的NOx排放值达到了0.464g/(kW·h),低于非道路国四排放标准对排放物NOx的排放限值要求,开发的智能SCR软件可以批量应用于非道路国四柴油机。

基于模型的DPF主动再生排气温度控制

颗粒物捕集器(DPF)主动再生发生时需要将柴油发动机排气温度提升到500℃以上并维持在较长一段时间内。为减少由于控制对象纯滞后特性、强扰动因素引起的不确定性,降低高排气温度带来的主动再生风险,结合基于模型的控制策略提出了一种优化的再生温度控制算法和控制器结构,并展开了仿真分析、参数优化等研究工作。设计的控制结构考虑实际工程应用需求,采用基于发动机排气温度和排气流量的增益补偿和前馈加反馈控制方案,可兼顾性能和成本因素,并具有较强的适应性和可操作性。仿真和台架试验、车辆道路试验结果均表明,主动再生过程中对实际排温控制的超调量小于3%,在发动机瞬态工况和车辆运行等强扰动工作工况下的稳态控制误差小于25℃。

汽车嵌入式系统开发方法、体系架构和流程

介绍了汽车嵌入式系统的内涵,回顾了汽车嵌入式系统的技术发展历史,分析了未来汽车嵌入式系统发展的特点,并得出以下结论:开发一个高效、可靠的汽车嵌入式系统离不开简明精确的开发方法、完善细致的体系架构和详细合理的开发流程.在此基础上,概括了汽车嵌入式系统开发的技术体系,并具体地从基于模型的开发方法、基于AUTOSAR(automotive open system architecture)的体系架构以及基于V模式的开发流程3个方面介绍了该技术体系.这三者分别从对象的描述、对象的层次结构和开发的时间顺序3个不同的方面对嵌入式系统的开发方法做了定义和约束,从而保证了这个开发体系的可靠性和完整性.

基于SCADE的航空发动机FADEC软件开发

机载软件开发面临复杂性、安全性和成本等方面的巨大挑战。针对某航空发动机数控系统的研制,结合FADEC软件的开发特点和目标,探索SCADE基于模型开发在FADEC软件开发中的应用。探索了两种不同的SCADE基于模型开发解决方案,基于这两种方案分别完成两个FADEC软件配置项的应用软件开发。通过模型测试、模型覆盖率分析和软件硬件集成测试验证了开发结果的正确性。提出了联合SCADE和Simulink的基于模型开发流程并明确其注意事项。分析SCADE的两种基于模型开发解决方案的适用范围以及方案选择时的考虑因素,总结分析了SCADE用于机载软件开发的优势和不足。

人工智能在发动机控制开发中的应用及前景

电动化、智能化、网联化、共享化(CASE)是汽车技术发展的趋势。根据国际能源署(IEA)的预测,到2050年,以包括插电式混合动力在内的电动化汽车将占有市场产品97%的份额。越来越严苛并要求通过实际行驶条件下检测的排放法规也对先进发动机技术,特别是发动机控制技术提出了新挑战。该文围绕基于模型的发动机控制开发中的优化问题,从前馈控制优化、反馈控制优化和动力总成全局优化3个层面,分析了人工智能(AI)技术在上述开发场景中的应用案例,展望了人工智能在发动机控制开发中的前景。研究表明,人工智能技术能将推动发动机控制开发中的3个融合:一是以发动机数字孪生技术为代表的信息系统与物理系统融合;二是以发动机多场景智能优化技术为依托的机器学习系统与经典控制系统融合;三是以动力总成域控制技术为基础的多源系统信息融合。这些融合将推动发动机技术的进一步发展,助力实现近零碳排放。

TTCAN协议软件仿真模型的建立与实现

TTCAN作为建立在时间触发机制上的标准CAN协议的高层协议,已逐渐成为广泛应用于汽车局部网络的通信协议。同时,基于软件仿真模型的开发方法也正在被汽车工业和研究领域所采用,以提高产品质量,减少开发成本。为了缩短TTCAN网络应用系统的开发周期,该文应用面向对象的开发方法建立了TTCAN协议的软件仿真模型。该文首先分析了TTCAN协议特点,然后详细描述了建立和实现TTCAN协议的软件仿真模型的过程,在仿真模型中,对TTCAN网络中各节点之间数据的发送、接收以及时间触发机制进行了模拟,最后给出了仿真结果。

基于模型的参数化界面设计模式

为了提高用户界面的开发效率,提出了面向用户的参数化界面设计模式,从模型、展示样式、操作3个方面描述了设计模式,给出了界面设计模式的规范定义.该模式进一步指导了基于模型的用户界面开发,有效地支持了代码的自动生成,提高了界面设计的效率.

一种面向嵌入式系统的多模型集中存储方法

随着软件安全性的重要性日益增长,使用模型驱动的方法进行软件开发越来越受到重视。针对目前存在跨域模型的集成障碍,提出了一种基于元建模技术提取多视角模型信息进行存储的方法,并详细阐述了针对AADL、SysML、Simulink三种建模语言设计的建模元素解析、集成描述文件生成的方法框架。实验结果表明:按照所提方法实现的模型仓库能够准确提取出不同视角模型间的集成相关信息,在能够正确存储、查询的条件下,实现的元素数量覆盖率均在90%以上。

低成本小批量微纳卫星控制系统的研制实践

针对微纳卫星的研制特点,结合控制系统研制过程中的具体实践,从单机产品设计、系统方案设计、测试和环境试验,以及软件开发方面,给出了微纳卫星降低成本、提高可靠性与研制效率的措施和建议.通过采用控制系统内部的冗余备份设计,以及系统级可靠性措施,简化了系统配置,并提高了系统可靠性.通过进行系统级的热循环试验可降低研制成本,并达到可靠性试验筛选的目的.通过开展平台化和通用化设计,完善和改进软件开发流程,提高了研制效率.所述方法和措施在卫星研制中取得了较好的效果.

基于模型的共轨柴油机主喷油量控制算法研究

针对目前高压共轨柴油机电控系统开发周期较长以及开发成本较高的问题,通过研究基于模型的软件开发流程,在Matlab/Simulink环境下建立了高压共轨柴油机主喷油量控制算法模型,其中包括烟度限值控制模型、启动油量控制模型、怠速油量控制模型、怠速PID控制模型以及油量脉宽转换模型;对控制算法模型的关键MAP图进行了标定以验证该控制算法模型的有效性,并在使用INCA标定软件建立监控和标定的发动机试验台架上进行了一系列试验。试验结果表明,发动机启动过程迅速,且正常工况下转速稳定,并能根据环境情况和发动机的当前需求自动调节目标油量;该控制算法能够较好地满足发动机起动、怠速以及正常工况的控制需求。

基于模型的驾驶辅助系统设计与实现

介绍了基于模型的软件开发和SCADE高安全嵌入式系统开发工具的特点,研究了其主要工作流程和工程化方法。针对快速发展的汽车电子领域,使用基于模型开发的思想和SCADE工具设计并实现了一种汽车自动驾驶辅助系统,进行了该系统的架构设计、功能模型设计、用户界面设计,然后对系统进行联合功能仿真和验证测试,结果表明功能需求全部实现,测试覆盖率达到100%,并生成了相应的软件文档和代码及可执行文件,探索了完整的基于模型的开发方法和过程。