[發明專利]一種從Simulink模型轉換至UML模型的方法

有效

• 申請號: 201310466291.9
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103514331A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 王宇英;周興社;梁東方;李曉宇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及一種信息物理融合系統，尤其是一種模型轉換的方法。

背景技術

信息物理融合系統（Cyber-Physical?System,CPS）是指在環境感知的基礎上，深度融合了3C的網絡化物理設備系統，它通過計算過程和物理過程相互影響的反饋循環實現深度融合和實時交互，以安全、可靠、高效和實時的方式監測或者控制物理實體，其目的是實現信息世界和物理世界的深度融合。按照功能和系統屬性劃分，CPS一體化模型可以劃分為物理實體、計算實體和交互實體。物理實體是指物理過程及其深度嵌入的物理環境，其過程主要表示為在連續時間域所遵循的物理規則，采用基于時間推進的動態連續仿真模型對物理實體進行刻畫；計算實體主要指CPS的計算單元和控制單元，其過程主要表示為數據處理和邏輯控制，采用基于事件驅動的動態離散仿真模型對計算實體進行刻畫；交互實體往往由物理構件或計算構件組成，主要描述它們的組合特性、交互接口規則、融合關系和行為特性。

模型驅動開發方法（Model?Driven?Development，簡稱MDD）能夠在早期階段對系統進行分析與驗證，有助于保證系統的質量屬性，并有效控制開發時間與成本。模型轉換為模型驅動涉及開發方法的核心，它是指將一種語言描述的模型轉換成另外一種語言描述的模型。它被認為是基于模型驅動的復雜嵌入式實時系統設計與實現的基礎。

Simulink模型主要用來刻畫基于時間推進的連續動態過程，UML模型主要用來刻畫基于事件驅動的離散行為過程。采用UML對計算實體的靜態結構仿真建模和基于離散事件驅動的動態行為仿真建模，以及采用Simulink對物理實體的動態連續行為仿真建模已成為工程試驗的主流。但是CPS的異構性，表現在Simulink和UML的異構性，使得CPS物理實體和計算實體的融合面對很大的挑戰。

目前已有很多基于Simulink和UML的協同仿真建模方法。德國Fraunhofer研究機構通過擴展UML?Profile實現UML和Simulink在嵌入式實時領域的協同仿真，荷蘭Nijmegen大學通過擴展UML在執行時間方面的表達能力實現UML和Simulink在嵌入式實時領域的同步仿真，德國EXTESSY機構將UML和Simulink模型代碼集成到一個統一的系統架構中在代碼級實現Simulink和UML的協同仿真。

但是這些集成方法都沒有從根本上解決Simulink和UML的融合問題，CPS物理實體和計算實體的異構性，表現為Simulink和UML模型元素本質上的區別，使得這些協同仿真方法不能滿足CPS系統深度融合的要求。

發明內容

為了克服現有技術的不足，針對以上問題，本發明提出了以Simulink模型對物理實體進行仿真建模，以UML模型對計算實體進行仿真建模，在兩層模型之間采用模型轉換方法，使用模型轉換工具實現Simulink物理模型到UML計算模型的轉換，完成CPS系統計算-物理實體一體化的協同仿真。

本發明要解決上述Simulink模型和UML模型的異構問題，提供一種從Simulink模型轉換至UML模型的轉換方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案，包括如下步驟：

1）建立Simulink模型的模型元素和UML模型的模型元素之間的對應關系

針對Simulink模型中的基本模型元素原子模塊Primitive?Block、子系統模塊SubSystem?Block、連線Line/Branch和端口Port，通過ATL轉換規則實現模型元素之間一一對應的轉換，分別將其對應轉換為UML模型的模型元素類Class、含子模塊的類Class?Contained?Blocks、連接器Connector、流端口Flowport；

2）建立Simulink源元模型架構和UML目標元模型架構