Automatesch Verifizéierung vun technesche Spezifikatioune Ufuerderunge wärend dynamesch Modellerung

D'Thema weider "Wat ass Äre Beweis?", loosst eis de Problem vun der mathematescher Modelléierung vun der anerer Säit kucken. Nodeems mir iwwerzeegt sinn datt de Modell der hausspunner Wourecht vum Liewen entsprécht, kënne mir d'Haaptfro beäntweren: "Wat, genee, hu mir hei?" Wann Dir e Modell vun engem techneschen Objet erstellt, wëlle mir normalerweis sécherstellen datt dësen Objet eis Erwaardungen entsprécht. Fir dësen Zweck ginn dynamesch Berechnunge vu Prozesser duerchgefouert an d'Resultat gëtt mat den Ufuerderunge verglach. Dëst ass en digitalen Zwilling, e virtuelle Prototyp, asw. fashionable kleng Kärelen, déi an der Designstadium de Problem léisen wéi sécherzestellen datt mir kréien wat mir geplangt hunn.

Wéi kënne mir séier sécherstellen datt eise System genau ass wat mir designen, wäert eisen Design fléien oder schwiewen? A wann et flitt, wéi héich? A wann et schwëmmt, wéi déif?

Dësen Artikel diskutéiert d'Automatiséierung vun der Verifizéierung vun der Konformitéit mat den Ufuerderunge vun engem technesche Gebai beim Schafe vun dynamesche Modeller vun technesche Systemer. Als Beispill kucke mer en Element vun der technescher Spezifizéierung fir e Fligerluftkühlsystem.

Mir betruechten déi Ufuerderungen déi numeresch ausgedréckt a mathematesch verifizéiert kënne ginn op Basis vun engem spezifesche Berechnungsmodell. Et ass kloer datt dëst nëmmen en Deel vun den allgemengen Ufuerderunge fir all technesche System ass, awer et ass fir se ze kontrolléieren datt mir Zäit, Nerven a Suen verbréngen fir dynamesch Modeller vum Objet ze kreéieren.

Wann Dir technesch Ufuerderunge a Form vun engem Dokument beschreiwt, kënnen verschidden Aarte vu verschiddenen Ufuerderungen ënnerscheeden, jidderee vun deenen verschidden Approche erfuerdert fir d'Bildung vun der automatescher Verifizéierung vun der Erfëllung vun Ufuerderungen.

Zum Beispill, betruecht dës kleng awer realistesch Ufuerderungen:

1. Atmosphär Lofttemperatur bei der Entrée vum Waasserbehandlungssystem:
   op der Parkplaz - vu minus 35 bis 35 ºС,
   am Fluch - vu minus 35 bis 39 ºС.
2. De statesche Drock vun der atmosphärescher Loft am Fluch ass vu 700 bis 1013 GPa (vu 526 bis 760 mm Hg).
3. De Gesamtluftdrock bei der Entrée vun der SVO Loftaufnahme am Fluch ass vu 754 bis 1200 GPa (vu 566 bis 1050 mm Hg).
4. Kühllufttemperatur:
   op der Parkplaz - net méi wéi 27 ºС, fir technesch Blocks - net méi wéi 29 ºС,
   am Fluch - net méi wéi 25 ºС, fir technesch Blocks - net méi wéi 27 ºС.
5. Kühlluftstrom:
   wann geparkt - op d'mannst 708 kg / h,
   am Fluch - net manner wéi 660 kg / h.
6. D'Lofttemperatur an den Instrumenterraum ass net méi wéi 60 ºС.
7. D'Quantitéit vu feinfräier Feuchtigkeit an der Ofkillluft ass net méi wéi 2 g / kg trocken Loft.

Och an dësem limitéierten Ufuerderunge sinn et op d'mannst zwou Kategorien déi am System anescht behandelt musse ginn:

• Ufuerderunge fir Betribsbedingunge vum System (Klauselen 1-3);
• parametresch Ufuerderunge fir de System (Klauselen 3-7).

System Betribssystemer Ufuerderunge
Extern Konditioune fir de System, dee während der Modelléierung entwéckelt gëtt, kënnen als Grenzbedéngungen oder als Resultat vun der Operatioun vum allgemenge System spezifizéiert ginn.
An dynamescher Simulatioun ass et néideg ze garantéieren datt déi spezifizéiert Operatiounsbedingunge vum Simulatiounsprozess ofgedeckt sinn.

Parametresch System Ufuerderunge
Dës Ufuerderunge si Parameteren, déi vum System selwer geliwwert ginn. Wärend dem Modelléierungsprozess kënne mir dës Parameteren als Berechnungsresultater kréien a sécherstellen datt d'Ufuerderunge bei all spezifesche Berechnung erfëllt sinn.

Ufuerderunge Identifikatioun a Kodéierung

Fir einfach mat Ufuerderungen ze schaffen, empfeelen existéierend Normen all Ufuerderung en Identifizéierer ze ginn. Wann Dir Identifizéierer zougewisen ass, ass et héich wënschenswäert en vereenegt Kodéierungssystem ze benotzen.

En Ufuerderungscode kann einfach eng Nummer sinn, déi d'Bestellungsnummer vun der Ufuerderung duerstellt, oder et kann e Code fir d'Aart vun der Ufuerderung enthalen, e Code fir de System oder d'Eenheet op déi se gëllt, e Parametercode, e Standortcode, an alles anescht en Ingenieur kann sech virstellen. (kuckt den Artikel fir d'Benotzung vun der Kodéierung)

Dësch 1 gëtt en einfacht Beispill vun Ufuerderunge coding.

1. Code vun der Quell vun Ufuerderunge R-Ufuerderunge TK;
2. Code Typ vun Ufuerderunge E - Ufuerderunge - Ëmwelt- Parameteren, oder Betribssystemer Konditiounen
   S - Ufuerderunge vum System;
3. Fliger Status Code 0 - all, G - geparkt, F - am Fluch;
4. kierperlech Parameter Typ Code T - Temperatur, P - Drock, G - Flux Taux, Fiichtegkeet H;
5. Serien Zuel vun der Noutwendegkeete.

ID Ufuerderunge	Beschreiwung	Parameter
REGT01	Ambient Lofttemperatur bei der Entrée vum Waasserkühlsystem: op der Parkplaz - vu minus 35ºС. bis 35ºС.
REFT 01	Atmosphär Lofttemperatur bei der Entrée vum Loftverteidegungssystem: am Fluch - vu minus 35 ºС bis 39 ºС.
REFP 01	De statesche atmosphäresche Loftdrock am Fluch ass vu 700 bis 1013 hPa (vu 526 bis 760 mm Hg).
REFP 02	Den totalen Loftdrock bei der Entrée vun der SVO Loftaufnahme am Fluch ass vu 754 bis 1200 hPa (vu 566 bis 1050 mm Hg).
RSGT01	Kühllufttemperatur: wann geparkt net méi wéi 27 ºС
RSGT02	Kühllufttemperatur: op der Parkplaz, fir technesch Eenheeten net méi wéi 29 ºС
RSFT01	Kühllufttemperatur am Fluch net méi wéi 25 ºС
RSFT02	Kühllufttemperatur: am Fluch, fir technesch Eenheeten net méi wéi 27 ºС
RSGG01	Kühlluftfluss: beim Parken net manner wéi 708 kg/h
RSFG01	Kühlluftstrom: am Fluch net manner wéi 660 kg/h
RS0T01	D'Lofttemperatur an den Instrumentkompartimenter net méi wéi 60 ºС
RSH 01	D'Quantitéit vu feinfräier Feuchtigkeit an der Ofkillluft ass net méi wéi 2 g / kg trocken Loft

Ufuerderunge Verifikatioun System Design.

Fir all Designfuerderung gëtt et en Algorithmus fir d'Korrespondenz vun den Designparameter an de Parameteren an der Ufuerderung ze bewäerten. Am grousse Ganzen enthält all Kontrollsystem ëmmer Algorithmen fir Ufuerderungen einfach Standard ze kontrolléieren. An och all Reguléierer enthält se. Wann d'Temperatur ausserhalb vun de Grenzen geet, schalt d'Klimaanlag op. Also ass déi éischt Stuf vun all Regulatioun ze kontrolléieren ob d'Parameteren den Ufuerderunge entspriechen.

A well d'Verifikatioun en Algorithmus ass, kënne mir déiselwecht Tools an Tools benotzen, déi mir benotze fir Kontrollprogrammer ze kreéieren. Zum Beispill erlaabt d'SimInTech Ëmfeld Iech Projetspäck ze kreéieren déi verschidden Deeler vum Modell enthalen, ausgefouert a Form vun getrennten Projeten (Objetmodell, Kontrollsystemmodell, Ëmfeldmodell, etc.).

Den Ufuerderungsverifizéierungsprojet an dësem Fall gëtt deeselwechte Algorithmusprojet a gëtt mam Modellpaket verbonnen. An am dynamesche Modellermodus mécht et eng Analyse fir d'Konformitéit mat den Ufuerderunge vun den techneschen Spezifikatioune.

E méiglecht Beispill vun engem Systemdesign gëtt an der Figur 1 gewisen.

Figur 1. Beispill vun Design vun engem Kontroll Projet.

Just wéi fir Kontrollalgorithmen kënnen Ufuerderunge als Set vu Blieder opgestallt ginn. Fir d'Bequemlechkeet fir mat Algorithmen a strukturellen Modelléierungsëmfeld wéi SimInTech, Simulink, AmeSim ze schaffen, gëtt d'Fäegkeet benotzt fir Multi-Level Strukturen a Form vun Ënnermodeller ze kreéieren. Dës Organisatioun mécht et méiglech verschidde Ufuerderungen a Sets ze gruppéieren fir d'Aarbecht mat enger Rei vun Ufuerderungen ze vereinfachen, sou wéi et fir Kontrollalgorithmen gemaach gëtt (kuckt Fig. 2).

Figur 2. Hierarchesch Struktur vun der Ufuerderunge Verifikatioun Modell.

Zum Beispill, am Fall, dee betruecht gëtt, ginn zwou Gruppen ënnerscheet: Ufuerderunge fir d'Ëmwelt an Ufuerderunge direkt fir de System. Dofir gëtt eng zwee-Niveau Datenstruktur benotzt: zwou Gruppen, jidderee vun deenen e Blat vum Algorithmus ass.

Fir Daten mam Modell ze verbannen, gëtt e Standardschema benotzt fir eng Signaldatenbank ze generéieren, déi Daten fir den Austausch tëscht Deeler vum Projet späichert.

Wann Dir Software erstellt an testen, ginn d'Liesunge vu Sensoren (Analoge vun echte Systemsensoren), déi vum Kontrollsystem benotzt ginn, an dëser Datebank plazéiert.
Fir en Testprojet kënnen all Parameteren, déi am dynamesche Modell berechent sinn, an der selwechter Datebank gespäichert ginn an esou benotzt ginn fir ze kontrolléieren ob d'Ufuerderunge erfëllt sinn.

An dësem Fall kann den dynamesche Modell selwer an all mathematesche Modelléierungssystem oder souguer a Form vun engem ausführbare Programm ausgefouert ginn. Déi eenzeg Fuerderung ass d'Präsenz vu Software-Interfaces fir Modelléierungsdaten an dat externt Ëmfeld auszeginn.

Figur 3. D'Verifikatiounsprojet mam komplexe Modell verbannen.

E Beispill vun enger Basis Ufuerderunge Verifizéierungsblatt gëtt an der Figur presentéiert 4. Vun der Siicht vum Entwéckler ass et e konventionellt Berechnungsdiagramm op deem d'Ufuerderunge Verifizéierung Algorithmus grafesch presentéiert gëtt.

Figur 4. Ufuerderunge kontrolléieren Blat.

D'Haaptdeeler vum Scheckblat ginn an der Figur beschriwwen 5. De Scheck-Algorithmus gëtt ähnlech wéi d'Designdiagrammer vu Kontrollalgorithmen geformt. Op der rietser Säit gëtt et e Block fir Signaler aus der Datebank ze liesen. Dëse Block Zougang zu der Signal Datebank während Simulatioun.

Déi empfaange Signaler ginn analyséiert fir Ufuerderungsverifizéierungsbedéngungen ze berechnen. An dësem Fall gëtt Héichtanalyse gemaach fir d'Positioun vum Fliger ze bestëmmen (egal ob et geparkt oder am Fluch ass). Fir dësen Zweck kënnt Dir aner Signaler a berechent Parameter vum Modell benotzen.

D'Verifizéierungsbedéngungen an d'Parameter, déi iwwerpréift ginn, ginn op Standard Verifizéierungsblocken transferéiert, an deenen dës Parameteren analyséiert ginn fir d'Konformitéit mat de spezifizéierte Viraussetzungen. D'Resultater ginn an der Signaldatenbank esou opgeholl datt se benotzt kënne fir automatesch eng Checklëscht ze generéieren.

Figur 5. Struktur vun den Ufuerderunge Verifikatioun Berechnung Blat.

D'Parameteren, déi getest ginn, benotzen net onbedéngt Signaler, déi an der Datebank enthale sinn, déi kontrolléiert gi vu Parameteren, déi während dem Simulatiounsprozess berechent ginn. Näischt verhënnert datt mir zousätzlech Berechnungen am Kader vun den Entworffuerderunge maachen, sou wéi mir d'Verifizéierungsbedéngungen ausrechnen.

Zum Beispill, dës Ufuerderung:

D'Zuel vun den Aktivéierungen vum Korrektursystem während dem Fluch zum Zil däerf net méi wéi 5 sinn, an d'Gesamtbetribszäit vum Korrektursystem däerf net méi wéi 30 Sekonnen.

An dësem Fall gëtt en Algorithmus fir d'Unzuel vun den Starten an d'Gesamtbetribszäit op d'Designdiagramm vun den Ufuerderunge bäigefüügt.

Typesch Ufuerderunge Verifizéierungsblock.

All Standard Ufuerderungscheckbox ass entwéckelt fir d'Erfëllung vun enger Ufuerderung vun engem bestëmmten Typ ze berechnen. Zum Beispill enthalen d'Ëmweltfuerderunge eng Rei vun Ëmfeldbetribstemperaturen wann se geparkt an am Fluch sinn. Dëse Block muss d'Lofttemperatur am Modell als Parameter kréien a bestëmmen ob dëse Parameter de spezifizéierte Temperaturberäich ofdeckt./p>

De Block enthält zwee Input Ports, Param a Conditioun.

Déi éischt gëtt mam Parameter gefüttert, deen iwwerpréift gëtt. An dësem Fall, "Extern Temperatur".

Eng boolesch Variabel gëtt op den zweeten Hafen geliwwert - d'Konditioun fir de Scheck auszeféieren.

Wann TRUE (1) um zweeten Input kritt gëtt, mécht de Block eng Ufuerderungsverifizéierungsberechnung.

Wann den zweeten Input FALSE (0) kritt, da sinn d'Testbedéngungen net erfëllt. Dëst ass néideg fir datt d'Berechnungsbedéngungen berécksiichtegt kënne ginn. An eisem Fall gëtt dësen Input benotzt fir de Scheck z'aktivéieren oder auszeschalten ofhängeg vum Zoustand vum Modell. Wann de Fliger während der Simulatioun um Buedem ass, da ginn d'Ufuerderungen am Zesummenhang mam Fluch net iwwerpréift, a vice versa - wann de Fliger am Fluch ass, da ginn d'Ufuerderunge fir d'Operatioun um Stand net iwwerpréift.

Dësen Input kann och benotzt ginn wann Dir de Modell opstellt, zum Beispill an der éischter Etapp vun der Berechnung. Wann de Modell an den erfuerderlechen Zoustand bruecht gëtt, sinn d'Scheckblocken ausgeschalt, awer soubal de System den erfuerderleche Betribsmodus erreecht, ginn d'Scheckblocken ageschalt.

D'Parameter vun dësem Block sinn:

• Grenz Konditiounen: ieweschte (UpLimit) an ënneschten (DownLimit) Beräich Grenzen datt iwwerpréift ginn muss;
• erfuerderlech Systembelaaschtungszäit op de Grenzberäicher (TimeInterval) a Sekonnen;
• Ufro ID ReqName;
• Zoulässegkeet fir d'Iwwerschreidung vum Beräich Out_range ass eng boolesch Variabel déi bestëmmt ob e Wäert deen iwwerpréift ass eng Violatioun vun der Ufuerderung ass.

An e puer Fäll weist den Testwäertausgang datt de System e Spillraum huet a ka baussent sengem Betribsberäich operéieren. An anere Fäll bedeit en Ausgang datt de System net fäeg ass d'Setpoints am Beräich ze halen.

Figur 6. Eng typesch Propriétéit kontrolléieren Spär am Diagramm a seng Parameteren.

Als Resultat vun der Berechnung vun dësem Block gëtt d'Resultatvariabel um Ausgang geformt, deen déi folgend Wäerter hëlt:

• 0 - rNone, Wäert net definéiert;
• 1 - rDone, d'Ufuerderung ass erfëllt;
• 2 - rFault, d'Ufuerderung ass net erfëllt.

D'Blockbild enthält:

• Identifizéierer Text;
• digital Affichage vun Mooss Limite Parameteren;
• Faarf Identifizéierer vum Parameter Status.

Am Block kann et e zimlech komplexe logesche Inferenzkreeslaf sinn.

Zum Beispill, fir d'Betribstemperaturberäich vun der Eenheet an der Figur 6 ze kontrolléieren, gëtt den internen Circuit an der Figur 7 gewisen.

Figur 7. Intern Diagramm vun der Temperatur Beräich Bestëmmung Eenheet.

Bannen am Circuitblock ginn d'Eegeschafte benotzt, déi an de Blockparameter spezifizéiert sinn.
Zousätzlech fir d'Konformitéit mat Ufuerderungen ze analyséieren, enthält den internen Diagramm vum Block eng Grafik déi néideg ass fir d'Simulatiounsresultater ze weisen. Dës Grafik kann souwuel benotzt ginn fir während der Berechnung ze kucken a fir d'Resultater no der Berechnung ze analyséieren.

D'Berechnungsresultater ginn op d'Ausgab vum Block iwwerdroen a ginn gläichzäiteg an enger allgemenger Berichtdatei opgeholl, déi op Basis vun de Resultater fir de ganze Projet erstallt gëtt. (kuckt Fig. 8)

E Beispill vun engem Bericht erstallt op Basis vun de Simulatiounsresultater ass eng HTML Datei erstallt no engem bestëmmte Format. D'Format kann arbiträr op d'Format konfiguréiert ginn, déi vun enger bestëmmter Organisatioun akzeptéiert gëtt.

Bannen am Circuitblock ginn d'Eegeschafte benotzt, déi an de Blockparameter spezifizéiert sinn.
Zousätzlech fir d'Konformitéit mat Ufuerderungen ze analyséieren, enthält den internen Diagramm vum Block eng Grafik déi néideg ass fir d'Simulatiounsresultater ze weisen. Dës Grafik kann souwuel benotzt ginn fir während der Berechnung ze kucken a fir d'Resultater no der Berechnung ze analyséieren.

D'Berechnungsresultater ginn op d'Ausgab vum Block iwwerdroen a ginn gläichzäiteg an enger allgemenger Berichtdatei opgeholl, déi op Basis vun de Resultater fir de ganze Projet erstallt gëtt. (kuckt Fig. 8)

E Beispill vun engem Bericht erstallt op Basis vun de Simulatiounsresultater ass eng HTML Datei erstallt no engem bestëmmte Format. D'Format kann arbiträr op d'Format konfiguréiert ginn, déi vun enger bestëmmter Organisatioun akzeptéiert gëtt.

Figur 8. Beispill vun engem Rapport Fichier baséiert op Simulatioun Resultater.

An dësem Beispill gëtt de Berichtformular direkt an de Projetseigenschaften konfiguréiert, an d'Format an der Tabell gëtt als global Projetssignaler gesat. An dësem Fall léist SimInTech selwer de Problem fir de Rapport opzestellen, an de Block fir d'Resultater op eng Datei ze schreiwen benotzt dës Linnen fir an de Rapportdatei ze schreiwen.

Figur 9. Astellung vum Rapport Format am globale Projet Signaler

Benotzt eng Signal Datebank fir Ufuerderunge.

Fir d'Aarbecht mat Immobilieinstellungen ze automatiséieren, gëtt eng Standardstruktur an der Signaldatenbank fir all typesch Block erstallt. (kuckt Fig. 10)

Figur 10. Beispill vun der Struktur vun engem Noutwendegkeete kontrolléieren Spär an engem Signal Datebank.

Signal Datebank bitt:

• Späicheren all néideg System Ufuerderunge Parameteren.
• Gemittlech Vue vun existéierende Projet Ufuerderunge vun spezifizéierte Parameteren an aktuell Modeller Resultater.
• E Block oder e Grupp vu Blocken opsetzen mat enger Skriptprogramméierungssprooch. Ännerungen an der Signaldatenbank féieren zu Ännerungen an de Blockeigenschaftswäerter am Diagramm.
• Späichert Textbeschreiwungen, Linken op technesch Spezifikatiouneartikelen oder Identifizéierer am Ufuerderungsmanagementsystem.

Signal Datebank Strukture fir Ufuerderunge kënnen einfach konfiguréiert ginn fir mat engem Drëtt Partei Ufuerderungsmanagement System ze schaffen. En allgemengt Diagramm vun der Interaktioun mat Ufuerderungsmanagementsystemer gëtt an der Figur 11 presentéiert.

Figur 11. Diagramm vun Interaktioun mat der Ufuerderunge Gestioun System.

D'Sequenz vun der Interaktioun tëscht dem SimInTech Testprojet an dem Ufuerderungskontrollsystem ass wéi follegt:

1. D'Referenzbedéngungen sinn an Ufuerderunge opgedeelt.
2. D'Ufuerderunge vun den technesche Spezifikatioune ginn identifizéiert, déi duerch mathematesch Modelléierung vun technesche Prozesser verifizéiert kënne ginn.
3. Attributer vun de gewielten Ufuerderunge ginn an d'SimInTech Signal Datebank an der Struktur vun Standardblocken (zum Beispill maximal a Minimum Temperatur) transferéiert.
4. Wärend dem Berechnungsprozess ginn d'Strukturdaten op Blockdesigndiagrammer transferéiert, Analyse gëtt gemaach an d'Resultater ginn an enger Signaldatenbank gespäichert.
5. Wann d'Berechnung fäerdeg ass, ginn d'Analyseresultater an den Ufuerderungsmanagementsystem transferéiert.

Ufuerderunge Schrëtt 3 bis 5 kënne wärend dem Designprozess widderholl ginn wann Ännerungen un den Design an / oder Ufuerderunge geschéien an den Impakt vun den Ännerungen muss nei gepréift ginn.

Conclusiounen.

• De erstallte Prototyp vum System gëtt eng bedeitend Reduktioun vun der Zäit vun der Analyse vun existente Modeller fir d'Konformitéit mat den Ufuerderunge vun den techneschen Spezifikatioune.
• Déi proposéiert Testtechnologie benotzt scho existent dynamesch Modeller a kënne souguer fir all dynamesch Modeller benotzt ginn, och déi net am SimInTech Ëmfeld ausgefouert ginn.
• D'Benotzung vu Batchdatenorganisatioun erlaabt Iech Ufuerderungsverifizéierungspakete parallel mat der Modellentwécklung ze kreéieren, oder souguer dës Packagen als technesch Spezifikatioune fir Modellentwécklung benotzen.
• D'Technologie ka mat existente Ufuerderungsmanagementsystemer integréiert ginn ouni bedeitend Käschten.

Fir déi, déi bis zum Schluss liesen, Link op e Video weist wéi de Prototyp funktionnéiert.

Source: will.com