Тестирование проектов и требований при помощи моделирования и симуляции
12 января 2015
В статье автором приводится рабочий процесс создания модели компонента на базе требований, а также представлено описание симуляции и тестирования модели компонента, подключение его к модели системного уровня для дальнейшей симуляции и тестирования. Чтобы проиллюстрировать этот подход, автор создает и тестирует компонент, отвечающий за выявление неисправностей, их изоляцию и восстановление (fault detection, isolation and recovery - FDIR) в проекте HL-20 - возвращаемого аппарата, спроектированного в НАСА как дополнение к программе Спейс Шаттла. Компонент подключается к модели системного уровня, которая включает модели окружающей среды, систему управления полетом, а также систему наведения, навигации и управления, а затем осуществляется симуляция системной модели для валидации её поведения.
Моделирование является эффективным и малозатратным способом представления реальной системы. Модель может представлять ключевые аспекты системы, включая лежащие в основе требования, компоненты и связи компонентов друг с другом. Можно осуществлять симуляцию модели, что позволяет проектировщикам начинать тестирование до того, как будет готово оборудование. Кроме того, можно тестировать сценарии, которые сложно или дорого воспроизвести в реальном мире. Итерации между моделированием и симуляцией могут улучшить качество проекта системы на ранней стадии, сокращая число ошибок, найденных позже в процессе проектирования.
Несмотря на эти преимущества, проектировщики, которые сильно зависят от написания кода вручную, не всегда используют все возможности моделирования и симуляции. Создание тестов может быть сложным и трудоемким процессом, и, когда для разных инженерных областей используются разные инструменты, получить системное представление о проекте может быть сложно. Как результат, дефекты, которые могли бы быть найдены на стадии моделирования и симуляции, часто находятся во время стадии реализации, когда исправлять ошибки сложнее и дороже.
Эти проблемы адресуются в Simulink®, который является платформой для моделирования и симуляции. Simulink поддерживает не только моделирование многодисциплинарных систем, но также симуляцию с использованием собственных решателей дифференциальных уравнений (ODE). Фундаментальное преимущество использования Simulink заключается в том, что можно представлять различные инженерные области знаний (т.н. домены), включая системы управления, машины состояний и модели окружающей среды – все в одной модели. При этом в Simulink запускаются симуляции для верификации корректности построения модели. Во время симуляции предоставляются возможности по анализу результатов, включая отображение данных, анимацию состояний и условные точки останова. По завершении симуляции можно анализировать любые записанные данные при помощи скриптов MATLAB® и инструментов визуализации.
Полная статья в PDF доступна ниже.
