一种基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证方法制造方法及图纸

本申请公开了一种基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证方法，该方法包括：构建基于SysML的Tango元模型领域扩展库，包含函数、属性和状态等关键要素信息；基于SysML构建面向设备服务软件研制业务流程的领域模板库；通过参数化建模实现设备服务软件模型的快速构建；通过系统行为仿真验证设备服务软件状态逻辑；通过模型转换与代码生成工具自动生成设备服务控制软件的代码框架；通过活动图和参数图仿真，实现软件需求指标设计与验证。本发明专利技术解决复杂装置控制系统研制中控制软件文档表达一致性、软件研制过程的规范化以及异构设备服务软件复用等问题，极大地提升了大型复杂装置控制系统的设备服务软件研制的可靠性和研制效率。研制效率。研制效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证方法


[0001]本申请涉及复杂装置控制系统
，具体而言，涉及一种基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证方法。

技术介绍

[0002]复杂装置控制系统尤其是激光装置控制系统具有设备元器件众多、控制规模庞大、控制过程复杂、建造时间长和运行周期长等特点。这要求其控制系统具有较好的可维护性和可扩展性，从而满足装置未来的控制需求。基于Tango的集成控制方案能够有效解决复杂异构硬件设备的集成以及长周期维护升级问题，但当前基于文档的控制软件开发和管理模式存在文档描述不一致和变更困难、控制逻辑和控制性能缺乏验证、软件设计知识复用率低等问题，制约装置集成控制系统研制、集成调试效率和质量。
[0003]基于模型的系统工程（Model
‑
Based Systems Engineering, MBSE）是建模方法的形式化引用，以使建模方法支持系统要求、设计、分析、验证和确认等活动，这些活动从概念性设计阶段开始，持续贯穿到设计开发以及以后的生命周期阶段。该方法与Tango控制软件相结合，能够通过形式化建模、仿真验证以及模型分析管理等计算手段实现控制需求描述的一致性、控制逻辑和控制性能的仿真验证以及控制软件设计的复用。
[0004]目前，国内复杂装置控制系统研制主要侧重于软件的研制和基于文档的过程管理，缺乏有效的系统工程手段实现复对杂装置控制软件全生命周期的支持。

技术实现思路

[0005]本申请的主要目的在于提供一种基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证方法，以解决上述问题。
[0006]构建基于SysML的Tango元模型的领域扩展库，包含函数、属性和状态在内的关键要素信息；基于SysML构建面向设备服务软件研制业务流程的领域模板库；通过参数化建模快速构建设备服务软件模型；通过系统行为仿真验证设备服务软件状态逻辑；通过模型转换与代码生成工具自动生成设备服务控制软件的代码框架；通过活动图和参数图仿真，验证软件需求指标。
[0007]进一步的，还包括复杂装置控制软件建模与验证工具集，包括：SysML系统建模工具、SysML服务化接口、活动图仿真引擎、Pogo代码生成工具、Tango软件、Tango软件测试模块、Tango CI/CD部署和监控工具。
[0008]进一步的，所述基于SysML构建面向设备服务软件研制业务流程的领域模板库，包括：用户需求、软件需求、软件设计、软件测试以及软件运行等全流程要素信息以及步进电机、示波器、CCD在内的各种类设备模板，通过模块化和模板化的方式提升模型建模的
效率和表达的一致性。
[0009]进一步的，所述通过参数化建模快速构建设备服务软件模型，包括：通过向导和表格式方式实现控制软件的参数化建模，提升建模过程的易用性。
[0010]进一步的，所述通过系统行为仿真验证设备服务软件状态逻辑，包括：基于SysML和Tango软件构建的模型生成、设备状态仿真、功能性能等需求指标校验等仿真验证手段确保软件设计逻辑的正确性、开发软件的可测试性以及需求相关技术指标的可追溯性。
附图说明
[0011]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是本专利技术所述一种基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证的流程图；图2是本专利技术所述一种基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证的框架图；图3是本专利技术所述一种基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证的V型建模与验证流程图；图4 为本专利技术所述一种Tango Profile 模型对象定义图；图5 为本专利技术所述一种Tango Profile 数据类型定义图；图6 为本专利技术所述一种步进电机领域扩展图；图7 为本专利技术所述一种步进电机模型定义图；图8 为本专利技术所述一种步进电机执行逻辑图。
具体实施方式
[0012]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0013]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0014]在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本专利技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
[0015]并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本专利技术中的具体含义。
[0016]此外，术语“安装”、“获取”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0017]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。应当理解，在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“存储介质”可以是ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。术语“处理器”可以是CPLD（Complex Programmable Logic Device：复杂可编程逻辑器件）、FPGA（Field－Programmable Gate 信息ray：现场可编程门阵列）、MCU（Microcontroller Unit：微控制单元）、PLC（Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器）以及CPU（Central Processing Unit：中央处理器）等具备数据处理功能的芯片或电路。术语“电子设备”可以是具有数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证方法，其特征在于，包括：构建基于SysML的Tango元模型的领域扩展库，包含函数、属性和状态在内的关键要素信息；基于SysML构建面向设备服务软件研制业务流程的领域模板库；通过参数化建模快速构建设备服务软件模型；通过系统行为仿真验证设备服务软件状态逻辑；通过模型转换与代码生成工具自动生成设备服务控制软件的代码框架；通过活动图和参数图仿真，验证软件需求指标。2.根据权利要求1所述的基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证方法，其特征在于，还包括复杂装置控制软件建模与验证工具集，包括：SysML系统建模工具、SysML服务化接口、活动图仿真引擎、Pogo代码生成工具、Tango软件、Tango软件测试模块、Tango CI/CD部署和监控工具。3.根据权利要求1所述的基于SysML和Tango的复杂装置控制软件建模与验证方...

【专利技术属性】
技术研发人员：余冰，安宝冉，赵士操，吴淮，欧阳昊，周琛，刘子龙，曾司凤，张学东，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院计算机应用研究所，
类型：发明
国别省市：