Modelltransformation zur konsistenten Generierung von Schaltplänen und Quellcode aus Matlab/Simulink-Modellen
Dipl.-Ing. Mathias Maurmaier, Dipl.-Ing. Michael Lebschi, Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Peter Göhner
Institut für Automatisierungs- und Softwaretechnik, Universität Stuttgart
Bei der Entwicklung mechatronischer Systeme wird eine Vielzahl von Modellen zur Analyse, Validierung und Dokumentation von Zwischenergebnissen eingesetzt. Durch die Vielzahl heterogener, disziplinspezifischer Modelle, deren gegenseitige Abhängigkeiten in der Entwicklung manuell berücksichtigt und gepflegt werden müssen, sind ein hoher Aufwand in der Entwicklung und oft auch fehlerhafte Produkte die Folge. Das in [Mau09] vorgestellte modellgetriebene, disziplinübergreifende Entwicklungsvorgehen bietet durch die Operationalisierung des Wissens über Abhängigkeiten zwischen Modellen, durch die Unterstützung domänen- und disziplinspezifischer Abstraktion und durch eine Wiederverwendung von Komponenten das Potenzial, die Produktivität in der Entwicklung zu steigern. Der zentrale Baustein des modellgetriebenen Vorgehens sind Modelltransformationen. In diesem Beitrag wird das Konzept der Modelltransformationen für eine disziplinübergreifende Entwicklung von Automatisierungssystemen vorgestellt. Als Beispiel dient die Transformation, mit welcher aus einem Systemfunktionsmodell in Matlab/Simulink konsistente, vollständige Schaltpläne und Quellcode des Automatisierungssystems generiert werden können. Mithilfe des entwickelten und ebenfalls in diesem Beitrag vorgestellten Modelltransformators KOMA kann diese Transformation automatisiert durchgeführt werden.
Integration hybrider Modellierungstechniken in CAMeL-View
Dr. Matthias Tichy, Dr. Martin Hirsch, Dipl.-Inform. (FH) Christopher Brink, Prof. Dr. Wilhelm Schäfer, Christopher Gerking
Fachgebiet Softwaretechnik, Universität Paderborn
Dr.-Ing. Martin Hahn
iXtronics GmbH
Bei der Entwicklung mechatronischer Systeme stellt die eingebettete Software heutzutage einen großen Teil der Wertschöpfung dar. Neben der herkömmlichen Regelung kontinuierlicher Werte werden in einem immer größeren Maß zustandsbasierte Echtzeitprotokolle zur Koordination vernetzter, mechatronischer Systeme eingesetzt. Als Reaktion auf die zunehmende Komplexität werden modellbasierte Ansätze zum Entwurf und Testen dieser hybriden (kontinuierlichen / diskreten) Software eingesetzt. Im Rahmen des von der DFG geförderten Transferprojekts „Hybride Modellierung“ wird das Modellierungswerkzeug CAMeL-View um die Modellierungssprache Mechatronic UML erweitert. Die Mechatronic UML ist eine Modellierungssprache für die Kommunikation und Koordination in vernetzten mechatronischen Systemen. Sie unterstützt die Modellierung von zustandsbasiertem Echtzeitverhalten. Ziel des Transferprojekts ist eine Integration der Modellierungsmöglichkeiten in das Werkzeug CAMeL-View. In diesem Papier werden anhand eines Direktvergleichs mit dem Werkzeug Matlab und den Toolboxen Simulink und Stateflow die Neuerungen im Werkzeug CAMeL-View diskutiert.
Sichere Konfigurationsplanung selbst-adaptierender Systeme durch Model Checking
Malte Röhs, Heike Wehrheim
Institut für Informatik, Universität Paderborn
Selbst-adaptierende Systeme besitzen die Fähigkeit, ihre Systemkonfiguration selbsttätig an Veränderungen ihrer Umgebung anzupassen. In der Mechatronik dient die Selbst-Adaptierung oft der Optimierung lokaler Parameter des Systems, wie etwa des Energieverbrauches. Beschrieben wird Adaptierung durch Regeln, die Voraussetzungen für und Effekt von Adaptierungsschritten festlegen. Neben lokalen Optima besitzt ein selbst-adaptierendes System aber oft auch ein übergeordnetes Ziel, das bei Ausführung erreicht werden soll. In sicherheitskritischen Bereichen gibt es zusätzlich Einschränkungen an die Menge der erlaubten Konfigurationen, die vielfach strengen Sicherheitsanforderungen genügen müssen.
Beide Einschränkungen machen es nötig, Selbst-Adaptierungsschritte nicht beliebig, sondern zielgerichtet auszuführen. In diesem Papier wird ein Verfahren zur Bestimmung von Plänen für eine zielgerichtete (Re-) Konfiguration eines adaptiven Systems vorgestellt. Ausgehend von einer Menge von möglichen Adaptierungsschritten errechnet die Methode einen Plan, der garantiert, dass a) eine gewünschte Zielkonfiguration erreicht wird und b) dabei keinerlei Sicherheitsanforderungen verletzt werden. Zur Planerrechnung wird dazu das Planungsproblem auf ein Model-Checking-Problem reduziert. Der vorgestellte Ansatz wird am Beispiel des Mechatronik Projektes „Neue Bahntechnik Paderborn“ demonstriert.
