Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow Stefan Rose Uni Paderborn Seminar „SoftwareEngineering.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow Stefan Rose Uni Paderborn Seminar „SoftwareEngineering."—  Präsentation transkript:

1 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow Stefan Rose Uni Paderborn Seminar „SoftwareEngineering für softwareintensive Systeme“ SS 2006

2 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 2 MATLAB als Werkzeug zur modellbasierten Softwareentwicklung MATLAB als Werkzeug zur modellbasierten Softwareentwicklung mehr als „nur“ MATLAB sehr mächtiges Werkzeug durch verschiedene Erweiterungen Automatische Codegenerierung Integriertes Testen  Zeitersparnis Eingesetzt in Industrie und Forschung Eingesetzt in Industrie und Forschung Automobilbau Luft- und Raumfahrt Medizin Maschinenbau Motivation

3 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 3 Inhalt Grundlagen Grundlagen Was ist MATLAB? MATLAB Erweiterungen Modellierung Modellierung Modellbasierte Softwareentwicklung  automatische Codegenerierung Anwendungsbeispiel  Railroad Gate Controller Fazit Fazit Evaluation Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen

4 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 4 Abkürzung für „MATrix LABoratory“ Abkürzung für „MATrix LABoratory“ Kernwerkzeug + Erweiterungen(Toolboxen) Was ist MATLAB? Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen

5 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 5 Kernwerkzeug MATLAB I Kernwerkzeug MATLAB I Hochentwickelte Programmiersprache für technische Berechnungen Hochentwickelte Programmiersprache für technische Berechnungen Im Gegensatz zu Maple und Mupad aber rein numerisch Operationen werden auf Matrizen ausgeführt mathematische Funktionen (Algebra, Statistik, Filter, Analysen) MATLAB Umgebung MATLAB Umgebung Interpreter Visualisierung von Daten (2D/3D) Erweiterbarkeit durch Toolboxen Erweiterbarkeit durch Toolboxen Erschließung von versch. Anwendungsbereichen  Finanzanalyse  biologische Probleme Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

6 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 6 Kernwerkzeug MATLAB II Die Matlab Umgebung Die Matlab Umgebung Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

7 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 7 Simulink I Interaktive Modellierung, Simulation und Analyse von dynamischen Systemen Interaktive Modellierung, Simulation und Analyse von dynamischen Systemen lineare, nicht-lineare und diskrete Systeme Modellierung durch Signalflusspläne / Blockdiagramme Signale können zu jedem Zeitpunkt abgegriffen werden Voll integriert in MATLAB Voll integriert in MATLAB Erweiterbarkeit durch Toolboxen Erweiterbarkeit durch Toolboxen Codegenerierung Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

8 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 8 Grafische Oberfläche zur Modellierung Grafische Oberfläche zur Modellierung Blockdiagrammeditor Simulink II Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

9 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 9 Simulink S-Functions Simulink S-Functions In Simulink eingebundener Code  MATLAB, C, C++, ADA, Fortran Vorteile  Verwendung von externem Code  Einbinden von hardwarenahem Code (Treiber) Simulink Bibliotheken Simulink Bibliotheken große Anzahl fertiger Blöcke  Standard Logik, Filter, Sources, Signalverarbeitung  Regelungstechnik, Vision, Kommunikation mit der Umgebung per Drag and Drop einzubinden Simulink III Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

10 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 10 Erweiterungen (Toolboxen) Symbolic Math Toolbox Symbolic Math Toolbox Erweiterung von Matlab um Maple Syntax Optimization Toolbox Optimization Toolbox Optimierung von Funktionen und Modellen Stateflow Stateflow Erweiterung um Zustandautomaten Image Processing Toolbox Image Processing Toolbox Bildverarbeitung mit MATLAB (Filter etc.) Control System Toolbox Control System Toolbox Modellierung von Regelungen Communications Toolbox Communications Toolbox Kommunikationsnetze mit MATLAB Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

11 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 11 Optimization Toolbox Methoden zur Optimierung von Funktionen Methoden zur Optimierung von Funktionen Nullstellensuche Minimierung Maximierung Optimierung von Parametern eines Simulink Modells Optimierung von Parametern eines Simulink Modells Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

12 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 12 Stateflow I Stateflow Stateflow Modellierung endlicher Zustandsautomaten Im Gegensatz zu Simulink eventgesteuert (Modellierung ereignisdiskreter Systeme) Generierung von Simulink S-Functions  Volle integriert in Simulink Stateflow Coder Stateflow Coder Erweiterung zur automatischen Codegenerierung aus Stateflow Modellen Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

13 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 13 Stateflow Oberfläche Stateflow Oberfläche Stateflow II Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

14 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 14 Semantik Stateflow I Semantik ähnlich zu UML Statecharts Semantik ähnlich zu UML Statecharts Erweiterungen:  Steuerung von Übergängen und Ereignissen mit Hilfe temporaler Operatoren  Condition Actions  Ausführungsreihenfolge bei nicht deterministischen Automaten nicht in Stateflow enthalten:  Fork-Joins  Synchronisationsconnectoren Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

15 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 15 Steuerung von Übergängen und Ereignissen mit Hilfe temporaler Operatoren Steuerung von Übergängen und Ereignissen mit Hilfe temporaler Operatoren before, after, at, every Condition Actions Condition Actions Ausführung in jedem Fall (vor Transition Action) Semantik Stateflow II Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

16 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 16 Ausführungsreihenfolge bei nicht deterministischen Automaten Ausführungsreihenfolge bei nicht deterministischen Automaten grafische Anordnung im Editor entscheidet  oben vor unten  links vor rechts  Transitionen mit Guard werden bevorzugt Semantik Stateflow III Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen

17 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 17 Überblick Modellierung Modellbasierte Softwareentwickling mit MATLAB/Simulink und Stateflow Modellbasierte Softwareentwickling mit MATLAB/Simulink und Stateflow Hybride Modellierung Plattformunabhängig (Hardware-in-the-loop) Simulation Möglichkeit zur automatischen Codegenerierung Beispielhafte Modellierung eines Systems anhand des Railroad Gate Controllers Beispielhafte Modellierung eines Systems anhand des Railroad Gate Controllers Simulink Umgebungs-Modell Stateflow Diagramm Simulation Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen MDD Beispiel

18 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 18 Modellierung I Modellierung hybrider Systeme Modellierung hybrider Systeme diskrete und kontinuierliche Modelle mit Simulink möglich / auch in Kombination bei eingebetteten Systemen oftmals aufgrund der Umgebung nötig Echtzeitumgebungen können so modelliert werden Simulationen Simulationen Hardeware-in-the-Loop  Modelle beschreiben die Hardware Software-in-the-Loop  Hardware wird simuliert Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen MDD Beispiel

19 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 19 Modellierung II Automatische Codegenerierung mit MATLAB/Simulink Automatische Codegenerierung mit MATLAB/Simulink Real-Time Workshop  diskrete, kontinuierliche und hybride Modelle  RTW Embedded Coder Stateflow Coder  Zustandsdiagramm C-Code TargetLink  Externes Tool von DSPACE  verschiedene Simulationsmöglichkeiten Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen MDD Beispiel

20 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 20 Anwendungsbeispiel Railroad Gate Controller Railroad Gate Controller  x beschreibt die Position des Zuges (in m) initialisiert mit 5000 v = x‘, Geschwindigkeit Zug  y beschreibt die Position der Schranke (in °) initialisiert mit 90 vSchranke = y‘, Geschwindigkeit Schranke (x>1000)  v= 50, vSchranke= 0 x<=1000  v= 30, vSchranke= -9 (bis y= 0) x<= -100  v= 5, vSchranke= +9 (bis y= 90) Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen MDD Beispiel

21 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 21 Modellierung des Zustandautomaten Modellierung des Zustandautomaten Railroad Gate Controller I Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen MDD Beispiel

22 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 22 Railroad Gate Controller II Schnittstellen Schnittstellen Input  x : die Entfernung zum Bahnübergang  y : die Position der Schranke  z : laufende „Zeit“ um Delay u einzuhalten  u : Konstante (Delay) Outputs  v = x‘: Geschwindigkeit Zug  vSchranke = y‘ : Geschwindigkeit Schranke Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen MDD Beispiel

23 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 23 Simulink Modellierung Simulink Modellierung Railroad Gate Controller III Modell/Verhalten des Zuges Modell/Verhalten der Schranke RG Controller als Zustandautomat Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen MDD Beispiel

24 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 24 Simulation Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen MDD Beispiel Railroad Gate Controller IV

25 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 25 Fazit Mächtiges Programm zur Modellierung und Simulation von kontinuierlichen, diskreten und hybriden Modellen Mächtiges Programm zur Modellierung und Simulation von kontinuierlichen, diskreten und hybriden Modellen Starke Erweiterbarkeit durch sehr große Anzahl von Erweiterungen Starke Erweiterbarkeit durch sehr große Anzahl von Erweiterungen Anpassung an sehr verschiedene Aufgabenbereiche  Medizin  Robotik  Automobilbau Große Verbreitung in der Industrie Große Verbreitung in der Industrie spart Zeit und Kosten Software gewinnt an Stabilität durch verschiedene Test  weniger Fehler  schneller am Markt Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen MDD Beispiel

26 Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow 5:09 26 Ende Vielen Dank für die Aufmerksamkeit … Fragen? Inhalt Modellierung Fazit Grundlagen Kernwerkzeug Simulink Erweiterungen MDD Beispiel


Herunterladen ppt "Stefan Rose Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow Modellierung: MATLAB – Simulink - Stateflow Stefan Rose Uni Paderborn Seminar „SoftwareEngineering."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen