面向嵌入式软件开发的UML到Simulink模型转换方法

模型驱动开发及其关键技术模型转换是近年来软件工程领域研究的热点。在嵌入式软件开发早期,不仅需要对设计模型进行静态分析,更需要对其进行动态仿真,验证系统设计的正确性。如何把设计模型和仿真模型无缝连接起来是工业部门亟待解决的问题。深入调研了UML和Simulink模型转换研究现状,详细分析了模型驱动开发中模型转换的相关技术,提出了一种UML到Simulink的模型转换方法,设计了UML元模型、Simulink元模型,撰写了UML元模型到Simulink元模型的映射规则。最后选取自动驾驶仪系统的飞行控制软件作为案例,验证了该方法的正确性。该方法能实现UML和Simulink两种异构模型同构化,提高嵌入式软件开发效率,丰富并且完善模型驱动开发,也为飞行控制系统、高速铁路控制、机载航电系统等嵌入式软件开发提供了技术支持。

基于ATL引擎的UML到Simulink模型转换方法研究

针对UML的半形式化的表达方式缺乏精确的语义,无法验证软件设计过程中正确性的问题,展开UML设计模型到Simulink仿真模型转换方法研究。提出了一种UML状态机到Simulink/Stateflow的模型转换方法,建立UML状态机元模型、Simulink/Stateflow元模型以及状态机元模型到Stateflow元模型的映射规则。选取自动飞控软件作为案例,验证该方法的正确性。方法实现UML设计模型和Simulink仿真模型的自动转换,提高嵌入式软件开发效率,丰富并且完善模型驱动开发,也为嵌入式软件开发提供了技术支持。

基于UML和Simulink的水下绞车控制系统研究

针对传统的嵌入式软件设计方法中存在的可靠性低、软件质量差等问题,提出了将统一建模语言UML和Simulink工具相结合的设计方法,并将其应用于水下绞车控制系统的开发过程中。通过使用Simulink/Stateflow工具对基于UML建立的状态机模型进行了功能仿真,再通过Simulink/Embedded Coder工具将状态机模型转换成可以运行在嵌入式硬件平台上的ANSI C代码。研究结果表明,利用该设计方法生成的代码可以准确地控制水下绞车实现多工况运行及多模式切换,且在开发效率、可维护性和可靠性等方面均优于传统设计方法。

基于异构模型融合的CPS系统仿真建模方法研究

单一的离散系统仿真或连续系统仿真已无法满足复杂的CPS系统仿真需求。结合CPS一体化模型的3类实体,对计算实体构建基于事件驱动的离散事件仿真模型(UML模型),对物理实体构建基于动态连续时间坐标的连续时间仿真模型(Simulink模型),并以刻画计算实体和物理实体的交互接口和行为特征为目的,进行协同仿真,构建交互实体模型。给出并分析了UML/Simulink协同建模的优点,研究并分析了3种不同的模型融合方法,结合无人机模型,从模型级对CPS一体化模型的融合进行了分析设计。

一种信息物理融合系统仿真建模方法

仿真建模作为信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)开发的重要支撑,在CPS领域得到广泛应用,CPS与传统的嵌入式系统有很大的不同,不仅系统规模更加庞大,系统异质性更加明显,而且具有网络化开放性、计算过程与物理过程融合、时空特性鲜明等特点,这给CPS仿真建模带来了很大的挑战。针对CPS计算-物理深度融合的问题,结合CPS典型实例月球车系统应用需求,设计了月球车的CPS化架构,在Rhapsody环境中,建立了系统的静态结构图和动态行为图,采用模型转换技术,把Simulink建立的系统物理连续动态模型导入到月球车UML模型,基于实时性实现了CPS系统计算实体与物理实体融合的仿真建模,最后对融合模型进行了仿真,仿真结果满足系统需求,这对于CPS仿真建模和CPS系统开发具有重要意义。