Transformação assistida de modelos: mecanismo de suporte para o desenvolvimento de cyber-physical systems

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Passarini, Rosane Fatima
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128784
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014
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spelling Universidade Federal de Santa CatarinaPassarini, Rosane FatimaBecker, Leandro BussFarines, Jean Marie Alexandre2015-02-05T20:20:31Z2015-02-05T20:20:31Z2014332109https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128784Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014O termo Cyber-Physical System representa um dispositivo eletrome-mecânico controlado por um sistema baseado em computador, exemplos deste tipo de sistema incluem robôs, aviões, redes inteligentes, entre outros. Devido a natureza multidisciplinar dos Cyber-Physical Systems, eles normalmente são projetados utilizando diferentes modelos. A perspectiva "cibernética" deste tipo de sistema pressupõe a existência de: (i) um modelo matemático que representa a dinâmica do sistema físico, (ii) algoritmos de controle, e (iii) um projeto do sistema computacional embarcado. Dentro deste contexto, esta tese de doutorado investiga uma forma de abordar adequadamente o projeto do sistema computacional embarcado de um Cyber-Physical System baseada na modelagem funcional do mesmo. Buscando evitar desta forma a criação de modelos funcionais e arquitetônicos dissociados, e além disso, promover uma abordagem de projeto dirigido por modelos, proporcionando benefícios como a independência de plataforma, níveis de abstração mais altos, e a reutilização de informações. Como resultado da pesquisa realizada, e apresentada uma solução que ajuda a realizar a transição do modelo funcional para o modelo de arquitetura de software durante o processo de desenvolvimento de um Cyber-Physical System. Para isso, é sugerido como relacionar elementos de um modelo funcional com elementos de um modelo de arquitetura. A solução proposta, chamada de "Transformação Assistida de Modelos (AST)", fornece suporte para a transformação de modelos Simulink utilizados para a modelagem funcional em modelos arquitetônicos expressos em AADL, e aumenta a confiabilidade de que os modelos funcional e arquitetural são consistentes entre si, uma vez que diminui ocorrência de erros de inconsistência de interface (portas, tipos de dados e conexões) entre os mesmos. A AST contribui portanto, com a implantação/integração de aplicativos vericados em arquiteturas validadas tornando o processode desenvolvimento de Cyber-Physical Systems mais robusto. Durante os experimentos, realizados na forma de estudos de caso, os modelos gerados pela AST mostraram-se passíveis de análises sintáticas, verificações comportamentais, e análises de escalonabilidade e de la-tência de fluxos, o que serviu para reforçar a escolha pelo de o uso de modelos AADL durante o processo de desenvolvimento de CPS. Também foi implementado no escopo desta pesquisa, o protótipo de uma ferramenta computacional que automatiza a aplicação da solução proposta. O protótipo foi implementado utilizando a linguagem de programação Java, e empacotado como um plugin para ser usado dentro do ambiente OSATE (Open Source Architectural Environment Tool ), que é um processador de modelos AADL que roda dentro do Eclipse. O plugin em questão, chamado de AS2T, também pode ser considerado uma alternativa para estender a cadeia de transformação de modelos do ambiente TOPCASED, que é um ambiente OpenSource para desenvolvimento de sistemas embarcados críticos que também faz uso do OSATE.<br>Abstract: Cyber-Physical System (CPS) is a denomination used to represent an electro-mechanical device controlled by a computerized system. Examples of CPS include robots, airplanes, smart grids, among others. Due to the multidisciplinary nature of CPSs, they are normally de-signed using different models. The "cybernetic" perspective assumes the existence of: (i) a mathematical model that represents the dynamics of the physical system, (ii) some control algorithms, and (iii) a design of the embedded computing system. In this context, this thesis investigates a way to adequately address the design of the architecture embedded computing system of a CPS based on apreliminary functional model. Looking forward to avoid the creation of decoupled functional and architectural models and aiming to promote a model-based design approach for CPS, the proposed approach targets using higher levels of abstraction and model-information reuse. The solution presented in this thesis is named "Assisted Transformation of Models" (AST), it focuses on discussing how to related elements of a functional model with the elements of an architectural model. AST provides support for the transformation of the Simulink models used for the functional modeling into architectural models expressed in AADL. As benets of using the proposed solution, one can see that it increases the reliability that the functional and architectonical models are consistent between themselves, especially when considering the connection interfaces between components (ports and connections data types). Experiments were conducted to validate the proposed transformation process. The generated models were analyzed in respect to the syntax correctness and also regarding additional model analyses, such as behavioral verication and schedulability analysis. The work provides a prototype tool that automates the proposed transformation process. Such tool can be used as plugin from OSATE (Open Source Architectural Environment Tool), which is an AADL processor that runs within Eclipse. The AS2T plugin can be considered an alternative to extend the chain of transformation of models of the TOPCASED environment, which is an OpenSource development environment of critical embedded systems that makes use of OSATE.142 p.| il., grafs., tabs.porEngenharia de sistemasArquitetura de computadorCiberneticaSistemas de computaçãoTransformação assistida de modelos: mecanismo de suporte para o desenvolvimento de cyber-physical systemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL332109.pdfapplication/pdf3010980https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/128784/1/332109.pdf10cad49c894b23603ba4e87225122debMD51123456789/1287842015-02-05 18:20:31.888oai:repositorio.ufsc.br:123456789/128784Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732015-02-05T20:20:31Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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