циями в соответствии с логикой работы управляющей подсистемы, роль которой, как правило, выполняет вычислительное устройство (конечный автомат).
Ниже рассматривается создание блоков Stateflow и их включение в модель системы Simulink, дается общий обзор конечных автоматов и диаграмм переходов состояний. Далее вводится понятие диаграммы Stateflow, приводятся примеры построения диаграмм Stateflow и рассматриваются различные способы взаимодействия блоков Stateflow с моделями системы Simulink.
Примеры использования пакета Stateflow при моделировании механической системы в приложениях 2, 3 и 4.
|
Глоссарий Stateflow |
Actions – действия. |
И |
|
|
Действия – то, что происходит при выполнении Stateflow– |
|
|
Д |
диаграммы. Действия могут быть выполнены при переходе из одного |
|
состояния в другое или вследствие приобретения состоянием статуса
активного. Переходы могут иметь действия условий (condition actions) |
|||
и действия переходов (transition actions) (рис. 8). |
|||
|
|
А |
|
|
б |
|
|
и |
|
|
|
Рис. 8. Действия условий и переходов |
Рис. 9. Действия состояний |
||
С |
|
|
|
Состояния могут иметь действия при входе в состояние (entry), действие во время активности состояния (during) при выходе из состояния (exit), действие при наступлении события с именем event_ name (рис. 9).
Если после имени состояния и символа / (backslash) указывать действия, не используя ключевое слово entry, действия интерпретируются как действия при входе в состояние. То, какое именно действие будет выполнено, определяется инструкциями на языке действий (Action Language). Действие может изменить значение некоторой переменной величины, вызвать функцию или событие.
19
Chart Instance – экземпляр диаграммы.
Экземпляр диаграммы – ссылка из Stateflow-модели на диаграмму, которая находится в библиотеке Simulink. Диаграмма в библиотеке может иметь много экземпляров. Обновление диаграммы в библиотеке автоматически обновляет все экземпляры диаграммы.
Condition – условие.
Условие – это заключенное в квадратные скобки логическое выражение, определяющее, произойдет переход или нет. Например,
[speed>threshold] – это условие. Пра-
вила описания условий определяет
язык действий |
(Action |
Language) |
Рис. 10. Условие [speed>threshold] |
|||
(рис. 10). |
|
|
|
|
|
|
Connective Junction – подключаемое соединение. |
||||||
Подключаемые |
соединения |
И |
||||
(точки принятия решений) – гра- |
||||||
фические |
объекты, |
упрощающие |
||||
вид Stateflow–диаграмм и позво- |
||||||
Д |
||||||
ляющие получать более эффектив- |
||||||
ные коды. Подключаемое соедине- |
||||||
|
||||||
ние используется в ситуациях, ко- |
|
|||||
гда переходы соединяют одноАсо- |
||||||
стояние с двумя |
ли более состоя- |
|
||||
ниями, но |
при |
разных |
бусловиях |
Рис. 11. Подключаемое соединение |
||
(рис. 11). |
|
и |
|
|||
|
|
|
||||
Пример показывает, как подключаемое соединение (в виде ма- |
||||||
леньких кружков) используется для изображения if–структуры. |
||||||
Data – данные. |
|
|
|
|||
|
С |
|
|
|||
Данные – это числовые значения, используемые в Stateflow диаграмме.
Data Dictionary – словарь данных.
Словарь данных – это база, в которой хранится информация Stateflow-диаграммы. Когда создаются объекты Stateflow-диаграммы, информация о них записывается в словаре данных в момент сохранения диаграммы.
Decomposition – декомпозиция.
К состоянию можно применить декомпозицию, когда оно состоит из нескольких подсостояний. К диаграмме, состоящей хотя бы из
20
одного состояния, тоже можно применить декомпозицию. Для представления иерархии состояний существует несколько правил, в соответствии с которыми состояния группируются. Суперсостояние имеет параллельную (И) или последовательную (ИЛИ) декомпозицию. Все подсостояния, находящиеся на одном уровне иерархии, должны иметь одинаковую декомпозицию.
Параллельную (И) декомпозицию можно распознать по пунктирным границам состояний. Это представление используется, если все состояния на данном уровне иерархии активны одновременно. Активность параллельных состояний независима. Последовательная (ИЛИ) декомпозиция отображается состояниями с непрерывными границами. Эта декомпозиция используется в описании систем, режимы которых последовательны. На данном уровне иерархии в данное время может быть активным только одно состояние.
Default Transition – безусловные переходы.
Безусловные переходы в основном используются для определения активности последовательных (ИЛИ) состояний, когда есть неоп-
ределенность между двумя или несколькими последовательными со- |
||
|
И |
|
стояниями. Безусловные переходы – это переходы, не имеющие объ- |
||
екта–источника. |
Д |
|
Events – события. |
||
|
||
События управляют выполнением диаграммы. Все события, |
||
управляющие Stateflow-диаграммойА, должны быть определены. Когда |
||
событие происход т, это зменяет статус состояния. События пере- |
||
даются сверху вн з, нач наябс родительского уровня иерархии. Собы- |
||
тия добавляются, удаляются редактируются в проводнике (Stateflow |
|
Explorer) . |
и |
Finite StateСMachine – конечный автомат.
Конечный автомат – форма представления управляемой событиями системы. Конечный автомат также используется для описания реактивных систем. В реактивных системах или в управляемых событиями системах переход системы из одного режима или состояния в другой режим или состояние происходит, если условие, определяющее изменение, истинно.
Flow Graph – граф потока.
Граф потока – это набор путей потока. Он начинается с сегмента перехода, который, в свою очередь, начинается с состояния или с сегмента безусловного перехода.
Flow Path – путь потока.
21
Путь потока – это упорядоченная последовательность сегментов перехода и соединений, где каждый последующий сегмент начинается с соединения, которое закончило предыдущий сегмент.
Flow Subgraph – подграф потока.
Подграф – набор путей, которые начинаются с одного и того же сегмента перехода.
Graphical Function – графическая функция.
Графическая функция – функция, логика которой определена графом потока.
Hierarchy – иерархия.
Иерархия позволяет вам создать сложные системы, помещая состояния в другие состояния более высокого уровня. Иерархическая
модель обычно уменьшает число переходов и создает ясные, более |
|
наглядные диаграммы. |
И |
|
|
History Junction – соединение с памятью. |
|
|
Д |
Соединение с памятью позволяет определить подсостояние, к
которому будет произведен переход, основываясь на информации о предыстории. Если суперсостояние имеет соединение с памятью, переход осуществляется к тому подсостоянию, которое было активно последним. Соединение с памятью применяется к тому уровню иерархии, на котором оно имеется.
Inner Transitions – внутренниебАпереходы.
Внутренний переходи– переход, который не выводит из текущего состояния. Внутренн е переходы наиболее эффективны, когда определены для Ссуперсостоян й с XOR (исключающее ИЛИ) декомпо-
зицией. Использован е внутренних переходов может упростить диа-
грамму Stateflow.
Library Link – библиотечная ссылка.
Библиотечная ссылка – ссылка на диаграмму, которая хранится в библиотечной модели в библиотеке блоков Simulink.
Library Model – библиотечная модель.
Библиотечная модель – модель Stateflow, которая хранится в библиотеке Simulink.
Machine – машина.
Машина – собрание всех Stateflow-блоков, определенных Simulink-моделью за исключением экземпляров диаграммы (библиотечных ссылок). Если модель включает библиотечные ссылки, то она также включает машины состояний, определенные моделями, из которых ссылки исходят.
22
Notation – нотация.
Нотация определяет набор объектов и правил, которые устанавливают отношениями между этими объектами. Нотация Stateflow описывает язык, который сообщает модели информацию, заключенную в диаграмме Stateflow.
Нотация состоит:
•из набора графических объектов;
•из набора неграфических (текстовых) объектов;
•из определенных отношений между этими объектами.
Parallelism – параллелизм.
Система с параллелизмом может иметь два или больше состояний, которые могут быть активными одновременно. Активность па-
раллельных состояний независима. Параллелизм представлен парал- |
|
лельной (И) декомпозицией состояния. |
И |
|
|
Real–Time Workshop (RTW) – мастерская реального времени. |
|
Д |
|
Мастерская реального времени – автоматический генератор кода языка С для Simulink. Она производит код C непосредственно по модели Simulink-диаграммы и автоматически строит программы, которые могут исполняться в реальном времени в различных режимах.
RTW Target – RTW код. |
||
|
|
б |
RTW код – исполняемый код, построенный из кода, произве- |
||
денного RTW. |
и |
|
S-Function – S-функц я А |
||
При использован Simulink совместно со Stateflow для модели- |
||
|
С |
|
рования используется код (MEX-file) для каждой Stateflow машины, чтобы поддержать создан е модели. Этот код называется S-функцией.
Semantics – семантика.
Семантика описывает, как нотация интерпретируется и реализуется. Законченная диаграмма Stateflow сообщает, как система будет себя вести. Диаграмма Stateflow содержит действия, связанные с переходами и состояниями. Семантика описывает, в какой последовательности эти действия производятся в ходе выполнения диаграммы
Stateflow.
State – состояние.
Состояниями описывается поведение реактивной системы. Реактивная система имеет много возможных состояний. Активность или неактивность состояний динамически изменяется, основываясь на переходах между событиями и условиях. Каждое состояние имеет иерархию. Состояние также может иметь память, которая применяется к
23
его уровню в иерархии диаграммы. Состояния могут иметь действия, которые выполняются в последовательности, базирующейся на типах действий. Типы действий: при входе, в течение, при выходе, при наступлении события с именем event_ name.
Блок Stateflow.
Блок Stateflow – замаскированная Simulink-модель, эквивалентная пустой диаграмме без имени. Используйте Stateflow-блок, чтобы включить Stateflow-диаграмму в модель Simulink. Управляющее поведение, которым модели Stateflow дополняют алгоритмическое поведение, формируется в блочных диаграммах. Включая блоки Stateflow в модели Simulink, можно добавить комплексное поведение, управляемое событиями, в имитацию Simulink.
Stateflow Debugger – отладчик Stateflow.
Используйте отладчик, чтобы отладить и анимировать ваши Stateflow-диаграммы. Отладчик может также использоваться, чтобы выполнить динамическую проверку.
Stateflow-диаграмма. |
|
|
Stateflow-диаграмма является графическим представлением ко- |
||
|
|
И |
нечного автомата, где состояния и переходы формируют основные |
||
строительные блоки системы. |
Д |
|
|
||
Stateflow Explorer – проводник Stateflow. |
||
Используйте проводник, что ы добавлять, удалять и изменять |
||
и |
|
|
данные, события и целевые о ъектыА |
|
|
Stateflow Finder – по ск Stateflow. |
|
|
С |
для отображения списка объектов, |
|
Поиск Stateflow спользуетсяб |
||
базируясь на заданных кр тер ях. |
|
|
Subchart – поддиаграмма. |
|
|
Поддиаграмма – это диаграмма, содержащаяся в другой диаграмме.
Superstate – подсостояние.
Состояние называется подсостоянием, если оно содержится в другом состоянии (суперсостоянии – substate).
Superstate – суперсостояние.
Состояние является суперсостоянием, если оно содержит другие состояния (подсостояния).
Supertransition – суперпереход.
Суперпереход – это переход между объектами, располагаемыми в разных поддиаграммах.
Target – код.
24