[發(fā)明專利]一種從Simulink模型轉(zhuǎn)換至UML模型的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310466291.9
• 申請(qǐng)日: 2013-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN103514331A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宇英;周興社;梁東方;李曉宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種信息物理融合系統(tǒng)，尤其是一種模型轉(zhuǎn)換的方法。

背景技術(shù)

信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical?System,CPS）是指在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合了3C的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)，它通過(guò)計(jì)算過(guò)程和物理過(guò)程相互影響的反饋循環(huán)實(shí)現(xiàn)深度融合和實(shí)時(shí)交互，以安全、可靠、高效和實(shí)時(shí)的方式監(jiān)測(cè)或者控制物理實(shí)體，其目的是實(shí)現(xiàn)信息世界和物理世界的深度融合。按照功能和系統(tǒng)屬性劃分，CPS一體化模型可以劃分為物理實(shí)體、計(jì)算實(shí)體和交互實(shí)體。物理實(shí)體是指物理過(guò)程及其深度嵌入的物理環(huán)境，其過(guò)程主要表示為在連續(xù)時(shí)間域所遵循的物理規(guī)則，采用基于時(shí)間推進(jìn)的動(dòng)態(tài)連續(xù)仿真模型對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行刻畫；計(jì)算實(shí)體主要指CPS的計(jì)算單元和控制單元，其過(guò)程主要表示為數(shù)據(jù)處理和邏輯控制，采用基于事件驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)離散仿真模型對(duì)計(jì)算實(shí)體進(jìn)行刻畫；交互實(shí)體往往由物理構(gòu)件或計(jì)算構(gòu)件組成，主要描述它們的組合特性、交互接口規(guī)則、融合關(guān)系和行為特性。

模型驅(qū)動(dòng)開發(fā)方法（Model?Driven?Development，簡(jiǎn)稱MDD）能夠在早期階段對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與驗(yàn)證，有助于保證系統(tǒng)的質(zhì)量屬性，并有效控制開發(fā)時(shí)間與成本。模型轉(zhuǎn)換為模型驅(qū)動(dòng)涉及開發(fā)方法的核心，它是指將一種語(yǔ)言描述的模型轉(zhuǎn)換成另外一種語(yǔ)言描述的模型。它被認(rèn)為是基于模型驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

Simulink模型主要用來(lái)刻畫基于時(shí)間推進(jìn)的連續(xù)動(dòng)態(tài)過(guò)程，UML模型主要用來(lái)刻畫基于事件驅(qū)動(dòng)的離散行為過(guò)程。采用UML對(duì)計(jì)算實(shí)體的靜態(tài)結(jié)構(gòu)仿真建模和基于離散事件驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)行為仿真建模，以及采用Simulink對(duì)物理實(shí)體的動(dòng)態(tài)連續(xù)行為仿真建模已成為工程試驗(yàn)的主流。但是CPS的異構(gòu)性，表現(xiàn)在Simulink和UML的異構(gòu)性，使得CPS物理實(shí)體和計(jì)算實(shí)體的融合面對(duì)很大的挑戰(zhàn)。

目前已有很多基于Simulink和UML的協(xié)同仿真建模方法。德國(guó)Fraunhofer研究機(jī)構(gòu)通過(guò)擴(kuò)展UML?Profile實(shí)現(xiàn)UML和Simulink在嵌入式實(shí)時(shí)領(lǐng)域的協(xié)同仿真，荷蘭Nijmegen大學(xué)通過(guò)擴(kuò)展UML在執(zhí)行時(shí)間方面的表達(dá)能力實(shí)現(xiàn)UML和Simulink在嵌入式實(shí)時(shí)領(lǐng)域的同步仿真，德國(guó)EXTESSY機(jī)構(gòu)將UML和Simulink模型代碼集成到一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)架構(gòu)中在代碼級(jí)實(shí)現(xiàn)Simulink和UML的協(xié)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(wèn)題，CPS物理實(shí)體和計(jì)算實(shí)體的異構(gòu)性，表現(xiàn)為Simulink和UML模型元素本質(zhì)上的區(qū)別，使得這些協(xié)同仿真方法不能滿足CPS系統(tǒng)深度融合的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提出了以Simulink模型對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行仿真建模，以UML模型對(duì)計(jì)算實(shí)體進(jìn)行仿真建模，在兩層模型之間采用模型轉(zhuǎn)換方法，使用模型轉(zhuǎn)換工具實(shí)現(xiàn)Simulink物理模型到UML計(jì)算模型的轉(zhuǎn)換，完成CPS系統(tǒng)計(jì)算-物理實(shí)體一體化的協(xié)同仿真。

本發(fā)明要解決上述Simulink模型和UML模型的異構(gòu)問(wèn)題，提供一種從Simulink模型轉(zhuǎn)換至UML模型的轉(zhuǎn)換方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)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(duì)應(yīng)關(guān)系

針對(duì)Simulink模型中的基本模型元素原子模塊Primitive?Block、子系統(tǒng)模塊SubSystem?Block、連線Line/Branch和端口Port，通過(guò)ATL轉(zhuǎn)換規(guī)則實(shí)現(xiàn)模型元素之間一一對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換，分別將其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)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(gòu)和UML目標(biāo)元模型架構(gòu)