CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH MÔ HÌNH THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÀ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN CỦA AUV
3.2. QUY TRÌNH PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾT TRONG PHÁT TRIỂN AUV –
3.2.1. Mô hình phân tích của AUV – HDS công nghiệp
Một mô hình trường hợp sử dụng đưa ra một tập hợp các tác nhân và các trường hợp sử dụng với các mối quan hệ giữa chúng. Tác nhân là một sự mô tả của một tập hợp nhất quán các vai trò mà một người sử dụng hoặc hệ thống tham gia khi nó tương tác với hệ thống phát triển. Trường hợp sử dụng thể hiện một tập hợp các
79
hàm hoặc các ứng xử đƣợc cung cấp bởi một hệ thống phát triển cho các tác nhân với các mối quan hệ: bao hàmvà mở rộng[52]. Một quan hệ bao hàm giữa các trường hợp sử dụng, nghĩa là trường hợp sử dụng cơ sở kết hợp ứng xử của trường hợp sử dụng khác một cách rõ ràng tại vị trí đƣợc định rõ trong cơ sở. Một quan hệ mở rộng giữa các trường hợp sử dụng, nghĩa là các trường hợp sử dụng cơ sở kết hợp ứng xử của trường hợp sử dụng khác một cách hoàn toàn tại vị trí được chỉ rõ gián tiếp bởi trường hợp sử dụng mở rộng. Một quan hệ tổng quát giữa các trường hợp sử dụng nghĩa là trường hợp sử dụng nguồn kế thừa ứng xử của trường hợp sử dụng đến. Ứng xử động của các trường hợp sử dụng được mô tả bởi sơ đồ diễn tiến.
Giai đoạn xây dựng mô hình trường hợp sử dụng của AUV - HDS công nghiệp theo các bước sau:
- Xác định các trường hợp sử dụng và các tác nhân liên kết của hệ thống phát triển. Sau đó, các trường hợp sử dụng được chi tiết hóa với các quan hệ sau: tổng quát, bao hàm và mở rộng,
- Xác định các ứng xử phức tạp của hệ thống bởi các sơ đồ diễn tiến cho mỗi trường hợp sử dụng đã được xác định. Những sơ đồ diễn tiến này được tìm thấy từ sự kết nối giữa hệ thống phát triển và các hệ thống tương tác khác. Trong bước này cần đƣa ra điều kiện ràng buộc cho AUV - HDS công nghiệp nhằm đảm bảo sự hoạt động chính xác và an toàn của hệ thống,
- Xác định các máy trạng thái của hệ thống phát triển tương ứng với sơ đồ diễn tiến đã xác định. Các máy trạng thái này đƣợc suy ra từ ứng xử của hệ thống phát triển trong trường hợp sử dụng đã xác định với các sự kiện hoặc thông điệp từ các tác nhân.
- Phân loại các trường hợp sử dụng xác định trong hai trường hợp sau:
80
. Các trường hợp sử dụng được định hướng theo các sơ đồ mẫu hoạt động điều khiển cụ thể.
. Các trường hợp sử dụng được định hướng theo thông tin truyền thông chuyên biệt.
3.2.1.2. Xác định máy trạng thái toàn cục
Máy trạng thái cục bộ đã xác định đƣợc ở trên tạo thành một máy trạng thái toàn cục; nó cho phép thể hiện ứng xử động toàn cục của hệ thống phát triển. Máy trạng thái này là hệ quả tương tác giữa các trường hợp sử dụng đã xác định. Các sự kiện mở rộng và các điều kiện công nghiệp của chúng có thể tạo ra kết nối giữa các máy trạng thái cục bộ, và đƣợc xác định bởi thông điệp đầu tiên trong sơ đồ diễn tiến tương ứng. Các dịch chuyển trạng thái giữa các máy trạng thái cục bộ được xác định bởi các mối quan hệ giữa các trường hợp sử dụng.
3.2.1.3. Xác định sơ đồ khối chức năng mở rộng
Sơ đồ khối chức năng mở rộng đƣợc xác định dựa trên các điểm sau:
- Các sự kiện đƣợc xác định bởi các thông điệp mà xuất phát từ các tác nhân đã đƣợc xác định và máy trạng thái toàn cục,
- Các hộp chức năng mở rộng đƣợc đƣa vào từ các tác nhân của hệ thống phát triển,
- Hộp chức năng điều khiển thuộc về hệ thống phát triển thi hành các ứng xử đƣợc mô tả trong máy trạng thái toàn cục. Những hộp này cũng đƣa ra các đặc trƣng điều khiển của hệ thống phát triển,
- Từ những đặc tính của các hộp chức năng này cho phép xây dựng nên sơ đồ khối chuyển đổi, mỗi một hộp chức năng có ít nhất một chức năng chuyển đổi (ví dụ nhƣ là hàm truyền đạt). Nó sẽ tham gia để tạo ra ứng xử của một dòng liên tục F,
81
- Từ điều kiện sử dụng của mỗi thành phần đƣợc xác định trong sơ đồ khối chức năng mở rộng cho phép đƣa ra các sự kiện bên trong và các ứng xử khác nhau của hệ thống. Những sự kiện bên trong thuộc về một máy trạng thái cục bộ, nó được thêm song song với máy trạng thái cục bộ khác đã xác định của các trường hợp sử dụng và được hướng theo các chế độ hoạt động điều khiển của AUV - HDS công nghiệp. Từ đó có thể xác định đƣợc chi tiết máy trạng thái toàn cục với sự kiện bên ngoài đã được xác định từ các trường hợp sử dụng và các sự kiện bên trong theo điều kiện sử dụng của mỗi thành phần trong sơ đồ chức năng mở rộng.
3.2.1.4. Xác định Automate lai
Với các trường hợp sử dụng hướng theo chế độ hoạt động điều khiển của AUV - HDS công nghiệp phát triển, máy trạng thái của chúng đƣợc sử dụng để xác định các vị trí và đại lƣợng bất biến trong Automate lai của hệ thống.
Mỗi trạng thái tương ứng với một vị trí của Automate lai; nếu máy trạng thái là không song song. Đối với máy trạng thái song song thì cần thiết phải tạo ra các trạng thái song song, mỗi trạng thái chỉ tương ứng với duy nhất một vị trí của Automate lai,
Tập hợp các điều kiện công nghiệp hoặc điều kiện sử dụng của các thành phần trong sơ đồ khối chức năng mở rộng tương ứng với mỗi đại lượng bất biến, đƣợc kết hợp với vị trí thực trong Automate lai:
- Sử dụng các điều kiện của các thành phần này có thể đƣợc tạo ra để xác định không gian con của một dòng liên tục thực, trong đó trạng thái liên tục phải đƣợc gợi nhớ; trạng thái không gian con này thể hiện đại lƣợng bất biến kết hợp với một vị trí kèm theo dòng liên tục cụ thể F,
- Một tập hợp điều kiện công nghiệp đƣa ra một đại lƣợng bất biến kết hợp với tất cả vị trí để có dòng thực,
82
Mỗi dịch chuyển trạng trong máy trạng thái phù hợp với mỗi vị trí trong Automate lai,
Guard là tập hợp con đại lƣợng bất biến của vị trí đến,
Jump mô tả giá trị phép biến đổi trạng thái liên tục trong suốt quá trình thay đổi vị trí; nó đưa ra một cách chung nhất dưới dạng của một hàm giá trị trạng thái, trước khi truyền dữ liệu kết quả của chúng được coi như giá trị ban đầu của trạng thái liên tục trong vị trí mới,
Sơ đồ hàm chuyển trạng chỉ ra dấu hiệu có thể đƣợc tạo ra để xây dựng các dòng liên tục F tương ứng với các vị trí được tạo ra,
Mỗi một hộp chức năng cung cấp một chức năng thực để tham gia vào việc tạo ra một “tập hợp con các phương trình” của dòng liên tục thực của Automate lai,
Các liên kết hướng theo giữa các hộp chức năng có thể được sử dụng để liên kết toàn bộ các tập xác định (tập hợp con của các phương trình) nhằm tạo các kết quả để xây dựng dòng liên tục thực.
3.2.1.5. Cấu trúc tổng quan về mô hình phân tích của AUV – HDS
Để xây dựng cấu trúc tổng quan của mô hình phân tích, luận án đƣa ra 5 cộng tác đối tƣợng: phần liên tục (Continous part), phần rời rạc (Discrete part), ứng xử liên tục toàn cục tức thời (IGCB), giao diện bên trong (Interal interface) và giao diện bên ngoài (External interface) để dễ dàng tổ chức, quản lý theo dõi và tái sử dụng các tác tạo đƣợc tạo ra trong quá trình phân tích, thiết kế và thi hành các AUV- HDS. Những cộng tác đối tƣợng đó đƣợc mô tả trên Hình 3.3.Chúng đƣợc xác định và sử dụng dựa trên cơ sở công nghệ hướng đối tượng, ví dụ: đối tượng, lớp hoặc phân cấp lớp.
83
Mô hình phân tích chủ yếu tập trung vào mối quan hệ giữa hệ thống với môi trường xung quanh nó (sự tương tác giữa các tác nhân và hệ thống được phát triển).
Mô tả các tình huống hệ thống sẽ đƣợc sử dụng nhƣng chƣa định nghĩa chi tiết về cấu trúc tĩnh bên trong của hệ thống.
Hình 3.3. Cấu trúc tổng quan về mô hình phân tích của AUV - HDS công nghiệp - Sự cộng tác phần tử rời rạc bao gồm tập hợp vị trí Q và tập hợp dịch chuyển trạng thái A của Automate lai. Mỗi vị trí tạo nên sự liên kết với mỗi IGCB.
- Sự cộng tác phần tử liên tục bao gồm các lớp thực thể để lưu trữ và xử lý các thông tin hoạt động biến đổi của hệ thống động lực lai công nghiệp. Trong cộng tác này có thể xây dựng một lớp thực thể trừu tƣợng để có thể thực thi tính kế thừa nhằm tránh nhân đôi thông tin và cũng có thể tìm thấy các thuộc tính chung giữa các lớp thực thể để tái sử dụng chúng. Tại thời điểm hiện tại, luận án giới hạn các phần tử liên tục trong phạm vi bao gồm: bộ khuyếch đại, bộ quán tính, bộ trễ, bộ dao động và bộ điều chỉnh. Tất cả phần tử liên tục đƣợc gợi nhớ lại một cách có
84
thứ tự theo sơ đồ khối chức năng mở rộng bởi IGCB để có thể hình thành nên dòng liên tục cụ thể.
- Cộng tác IGCB bao gồm: các lớp thực thể trong ứng xử liên tục toàn cục hiện thời (các dòng liên tục F trong Automate lai của một hệ thống động lực lai đang phát triển). Mỗi dòng đƣợc kết nối với vị trí cụ thể qi. Có duy nhất một IGCB cụ thể tại thời điểm nhất định, có duy nhất một lớp thực thể chủ động tại mỗi thời điểm đƣa ra trong gói này. Trong cộng tác này có thể xây dựng một lớp thực thể trừu tƣợng trong gói này để những lớp thực thể khác có thể kế thừa.
- Cộng tác giao diện bên trong đƣa ra sự kiện bên trong của AUV - HDS công nghiệp, do đó sự cộng tác phần rời rạc có thể xử lý các sự kiện đã đƣợc đƣa ra. Gói này là một thành phần trung gian giữa sự cộng tác phần liên tục và sự cộng tác phần rời rạc. Nó kiểm tra các đại lƣợng bất biến điều khiển [q, Guard, , Jump, q’] của Automate lai và đƣa ra sự kiện bên trong cần thiết cho phép của tiến trình.
- Cộng tác giao diện bên ngoài là thành phần trung gian giữa hệ thống phát triển và các hệ thống tương tác. Nó nhận hoặc gửi các sự kiện và tín hiệu chu kỳ giữa hệ thống đã phát triển và hệ thống tương tác. Nó có thể tạo ra để hiển thị kết quả điều khiển, thông số cài đặt, v.v…; mẫu MVC[30]đƣợc áp dụng để thực thi gói giao diện bên ngoài một cách nhanh chóng và tối ƣu. Trong luận án này không đƣa ra chi tiết về MVC bởi vì những mô hình này đã phát triển trong phần mềm phổ biến.