總線式車身控制系統(tǒng)的規(guī)則化建模方法
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從以上的分析可以看出，用有限自動(dòng)機(jī)模型對(duì)車身控制系統(tǒng)進(jìn)行建模，系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)存在狀態(tài)組合復(fù)雜性問(wèn)題。另外，用有限自動(dòng)機(jī)進(jìn)行建模，在系統(tǒng)所處的每1個(gè)狀態(tài)上，任何時(shí)刻最多只執(zhí)行1個(gè)操作，即只能描述順序系統(tǒng)，而無(wú)并發(fā)描述能力，但車身控制系統(tǒng)中存在大量并發(fā)事件和并發(fā)行為。
針對(duì)用有限自動(dòng)機(jī)模型對(duì)車身控制系統(tǒng)進(jìn)行建模所存在的問(wèn)題，作者提出一種新的車身控制系統(tǒng)的建模和設(shè)計(jì)方法―規(guī)則化描述方法。
規(guī)則化描述方法引入分層建模機(jī)制，將組成系統(tǒng)的對(duì)象分解為多層，建立系統(tǒng)對(duì)象的樹(shù)狀層次模型，用邏輯規(guī)則表達(dá)式描述系統(tǒng)對(duì)象之間的邏輯控制關(guān)系，用消息來(lái)傳遞控制關(guān)系。系統(tǒng)的控制任務(wù)被劃分為多個(gè)子任務(wù)，分布到組成系統(tǒng)的各層對(duì)象中，從而有效地減小系統(tǒng)控制的復(fù)雜性。用消息機(jī)制可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)并發(fā)事件和并發(fā)行為的處理。
四、分層建模機(jī)制
采用規(guī)則化描述方法對(duì)車身控制系統(tǒng)進(jìn)行建模，為降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，將系統(tǒng)對(duì)象分解為部件和接口兩層。將系統(tǒng)的對(duì)象按照組成關(guān)系進(jìn)行分為多個(gè)子空間。對(duì)系統(tǒng)的劃分遵循“高內(nèi)聚、低耦合”的原則，從而有效降低控制的復(fù)雜性。系統(tǒng)的控制任務(wù)被劃分為多個(gè)子任務(wù)，分布到組成系統(tǒng)的各層對(duì)象中。高層對(duì)象充當(dāng)管理器的角色，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)組成部分之間的控制任務(wù)；低層是傳感器和執(zhí)行器等，直接與外界進(jìn)行交互，傳感器實(shí)時(shí)感知環(huán)境信息并遞交給高層對(duì)象，執(zhí)行器主要用來(lái)把控制器的指令變換為實(shí)際的物理動(dòng)作并作用于環(huán)境。系統(tǒng)各層對(duì)象之間存在著邏輯控制關(guān)系，對(duì)象之間的邏輯控制關(guān)系通過(guò)消息進(jìn)行傳遞，由低層發(fā)送到高層的是通告消息，由高層發(fā)送到低層的是控制（命令）消息。
車身控制系統(tǒng)由多個(gè)部件組成，每個(gè)部件包含一個(gè)或多個(gè)接口，形成如圖1所示的樹(shù)狀層次模型。
其中部件是對(duì)系統(tǒng)中每個(gè)在功能上相對(duì)獨(dú)立的器件的邏輯抽象，接口是對(duì)控制單元I/O口的抽象。例如：汽車的前照燈由左右2只組成，在非故障情況下它們始終是同亮同滅，便可在邏輯上將其定義為“前照燈”一個(gè)部件；前照燈又有遠(yuǎn)光、近光、開(kāi)關(guān)等正常狀態(tài)和開(kāi)路、短路等故障狀態(tài)。部件以及接口之間存在著邏輯控制關(guān)系，包括部件與部件之間、部件與接口之間、接口與接口之間的邏輯關(guān)系，將這種邏輯關(guān)系采用形式化的邏輯規(guī)則表達(dá)式來(lái)描述。
五、邏輯控制關(guān)系的規(guī)則描述
車身控制系統(tǒng)的狀態(tài)由組成系統(tǒng)的所有部件和接口的狀態(tài)的集合決定，事件引發(fā)系統(tǒng)狀態(tài)變化，也即導(dǎo)致部件和接口的狀態(tài)改變，如何改變和變化的過(guò)程由部件和接口的邏輯控制關(guān)系決定。邏輯控制關(guān)系由邏輯規(guī)則表達(dá)式描述，系統(tǒng)狀態(tài)的變化體現(xiàn)為邏輯控制關(guān)系以消息的方式在部件和接口之間進(jìn)行傳遞（當(dāng)邏輯控制關(guān)系所涉及的2個(gè)部件位于不同的控制單元中時(shí)，控制消息通過(guò)CAN進(jìn)行傳送），并觸發(fā)相應(yīng)部件和接口的狀態(tài)改變。
邏輯規(guī)則表達(dá)式，簡(jiǎn)稱規(guī)則式，是對(duì)部件和接口的邏輯關(guān)系的形式化表示。邏輯規(guī)則表達(dá)式可以看作為ECA規(guī)則的簡(jiǎn)化。一條ECA規(guī)則可表示為
式中E、C、A分別為規(guī)則的事件、條件和動(dòng)作；P為描述規(guī)則行為或狀態(tài)的附加性質(zhì)。
ECA規(guī)則的職能是：當(dāng)規(guī)則事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)地或在規(guī)定時(shí)刻檢查規(guī)則的條件，如滿足則執(zhí)行規(guī)則的動(dòng)作。
車身控制系統(tǒng)中的事件由用戶操作或傳感器檢測(cè)觸發(fā)，并引發(fā)相應(yīng)器件狀態(tài)的變化，因此事件在表達(dá)式中也可以作為條件進(jìn)行處理，從而可以使表達(dá)式得到簡(jiǎn)化。
采用Backus Naur范式語(yǔ)法表示方法，給出邏輯規(guī)則表達(dá)式的形式化定義如下。
定義1（邏輯規(guī)則表達(dá)式）
邏輯規(guī)則表達(dá)式：：=左件→右件
左件：：=因子|因子左件
右件：：=因子|因子右件
即邏輯規(guī)則表達(dá)式的一般形式為
因子因子?因子→因子因子?因子
表達(dá)式中符號(hào)“→”左邊的部分稱為邏輯規(guī)則表達(dá)式的左件，其右邊的部分稱為邏輯規(guī)則表達(dá)式的右件。左件和右件均由因子組成，當(dāng)因子不止1個(gè)時(shí)，中間用“”相連，表示“邏輯與”。左件因子是條件因子，右件因子是響應(yīng)因子。
定義1給出邏輯規(guī)則表達(dá)式的語(yǔ)法形式，語(yǔ)義是：如果左件為真，即左件中所有的條件因子均為真，也即條件符合，則執(zhí)行右件，即執(zhí)行各響應(yīng)因子。
評(píng)論