Диаграмма последовательности

Диаграмма последовательности (являющаяся разновидностью диаграмм взаимодействия) представляет взаимодействие объектов в рамках одного варианта использования. Данный тип диаграмм удобно использовать в ситуациях, когда имеет место простое поведение, без возникновения циклов и сложных условных переходов.

В задаче о двух баках диаграммой последовательности удобно описать поведение системы в основном варианте использования - "Режим нормальной работы системы".

Диаграмма последовательности для данного варианта использования представлена на рис. 58 (временные интервалы соответствуют параметрам, представленным в табл. 1):

Рисунок 58 - Диаграмма последовательности

Диаграмма деятельностей

Диаграммы деятельностей удобны для изображения взаимодействия вариантов использования. Также они удобны для описания вариантов использования, содержащих условные переходы.

В задаче с двумя баками удобно диаграммой деятельностей представить взаимодействие вариантов использования, а также описать каждый из "аварийных" вариантов использования.

На рис. 59 представлена диаграмма, описывающая взаимодействие вариантов использования:

Рисунок 59 - Диаграмма деятельностей №1

На рис. 60 представлено описание варианта использования "Периодическое открытие/закрытие выходного крана":

Рисунок 60 - Диаграмма деятельностей №2

На рис. 61 представлено описание вариантов использования Переполнение первого бака и Переполнение второго бака:

Рисунок 61 - Диаграмма деятельностей №3

Диаграмма состояний

Как уже упоминалось выше, диаграммы состояний определяют все возможные состояния, в которых может находиться конкретный объект, а также смены состояний объекта в результате влияния неких событий.

Исходя из этого, а также используя ранее построенные диаграммы, в задаче о двух баках можно определить диаграммы состояний следующих объектов: Controller : Controller, Two_Tanks : Two_Tanks, Vin_Control : Vinput _Controller; а также диаграмма состояний объектов K1_Control и K2_Control класса K_Control (общая для обоих объектов, так как у них одинаковая логика поведения).

Диаграмма состояний объекта Controller : Controller представлена на рис. 62:

Рисунок 62 - Диаграмма состояний №1

Данная диаграмма отражает логику поведения объекта Controller. Процесс начинается с начальной точки, затем следует мгновенный переход в состояние Ожидание_1, в котором входным действием является посылка сигнала VinOn, открывающего входной кран V_input. По истечении времени Time1 происходит переход в состояние Ожидание_2, в котором входным действием является посылка сигнала V1On, открывающего кран между баками. По истечении времени Time2 происходит переход в состояние Ожидание_3, в котором входным действием является посылка сигнала V2On, открывающего выходной кран V2. В данном состоянии объект находится до тех пор, пока не станет истинным условие перехода h2<L_minus, говорящий о том, что уровень воды во втором баке стал ниже уровня L_minus. Если условие выполняется, то объект переходит в состояние Ожидание_4, в котором входным действием является посылка сигнала V2Off, отключающее кран V2. Объект находится в этом состоянии до тех пор, пока не выполняется условие перехода h2>=L_plus, говорящее о том, что что уровень воды во втором баке стал выше уровня L_plus. Тогда объект переходит обратно в состояние Ожидание_3 и цикл замыкается.

Диаграмма состояний объекта Two_Tanks : Two_Tanks представлена на рис. 63:

Рисунок 63 - Диаграмма состояний №2

Данная диаграмма отражает логику поведения объекта Two_Tanks. Процесс начинается с начальной точки, затем следует мгновенный переход в состояние Вычисление_1, в котором выполняется вычисление значений V12, V_out, h1 и h2 до тех пор пока не станет истинным одно из условий перехода. Если истинным станет условие [(h1>=1) или (h2>=1)], то есть, произойдет переполнение какого-либо из баков, то происходит переход в состояние Блокировка, где система блокируется от подачи воды и баки изолируются друг от друга (то есть система как бы «застывает» в состоянии в котором произошла данная аварийная ситуация). Если становится истинным условие [h2>H], то есть, уровень воды во втором баке поднимается выше уровня подключения к нему трубы от первого бака, то объект переходит в состояние Вычисление_2 в котором уменьшается скорость подачи воды во второй бак и так же происходит вычисление значений V12, V_out, h1 и h2. Это происходит до тех пор, пока истинным не станет одно из условий перехода. Если истинным станет условие [(h1>=1)^(h2>=1)], то произойдет переход в состояние Блокировка, а если истинным станет условие [h2<=H], то есть уровень воды во втором баке опустится до уровня подключения к нему трубы от первого бака, то объект переходит в состояние Вычисление_1 и цикл замкнется.

Диаграмма состояний объекта Vin_Control : Vinput_Control представлена на рис. 64:

Рисунок 64 - Диаграмма состояний №3

Данная диаграмма отражает логику поведения объекта Vin_Control. Процесс начинается с начальной точки, затем следует мгновенный переход в состояние Выключен, в котором выполняется выключение крана V_input. Объект находится в этом состоянии до тех пор, пока не поступит сигнал VinOn и не станет истинным условие [VinOn=true]. Тогда объект переходит в состояние Включен, в котором происходит включение крана V_input. Объект находится в этом состоянии до тех пор, пока не станет истинным условие [VinOff=true], то есть не будет получен сигнал о выключении входного крана. Тогда объект вернется в состояние Выключен и цикл замкнется.

Диаграмма состояний объектов К1_Control и К2_Control представлена на рис. 65:

Рисунок 65 - Диаграмма состояний №4

Данная диаграмма отражает логику поведения объектов К1_Control и К2_Control.

Она состоит из двух суперсостояний - Закрытие и Открытие, определяющих закрытие и открытие крана V1 (или V2). Процесс начинается с начальной точки, затем следует мгновенный переход в состояние Закрытие, в котором объект находится до тех пор, пока не выполниться условие [VXOn=true], обозначающее приход сигнала VXOn, включающего кран V1 (или V2). Тогда объект переходит в состояние Открытие, в котором находится до тех пор, пока не придет сигнал на закрытие крана, то есть не станет истинным условие [VXOn=true]. По этому сигналу объект возвращается в предыдущее состояние и цикл замыкается. В суперсостоянии Закрытие содержаться два подсостояния - Выключение и выключен. При попадании в данное суперсостояние объект сразу попадает в состояние Выключение в котором происходит выключение крана до тех пор, пока не выполниться условие [P>=80]. Это означает, что задвижка крана дошла до предельного состояния. В этот момент выполняется выходное действие, закрывающее кран, и объект переходит в состояние Выключен. В нем он находится до тех пор, пока не будет получен сигнал на переход во второе суперсостояние. При попадании во второе суперсостояние объект сразу попадает в состояние Включение в котором происходит включение крана до тех пор, пока не выполниться условие [P<=0]. Это означает, что задвижка крана дошла до предельного состояния. В этот момент выполняется выходное действие, открывающее кран, и объект переходит в состояние Включен. В нем он находится до тех пор, пока не будет получен сигнал на переход обратно в первое суперсостояние. Тогда объект переходит обратно в состояние Закрытие и цикл замыкается.

Задание

Используя описание в терминах UML построить модель задачи о двух баках, реализованные в подсистеме Simulink пакета Matlab и в пакете Model Vision Studium (MVS).

В отчете по лабораторному практикуму должны быть приведены:

1. описание системы в терминах унифицированного языка моделирования UML;

2. модели данной системы, реализованные в конкретных пакетах визуального моделирования (Simulink и MVS) на основе полученного описания;

3. результаты численных экспериментов и их объяснение (Результаты численных экспериментов для подсистемы Simulink пакета Matlab и пакета Model Vision Studium представить в таблице).

Таблица – Результаты численных экспериментов

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бусленко В.П. Моделирование сложных систем. – М.: Наука, 1973.

2. Ту Современная теория управления. – М.: Машиностроение, 1971.

3. Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Вычислительные пакеты. – СПб.: Мир и Семья, 2000.

4. Stefan Kowalewski, Olaf Stursberg, Martin Fritz, Holger Graf, Ingo Hoffman, Jorg Preubig, Silke Simon, Manuel Remelhe and Heinz Tresel, "Case study in Tool-Aided Analysis of Discretely Controlled Continuous Systems: the Two Tanks Problem". Presented at the 15^th International Workshop on Hybrid Systems (HS V), September 11-13, 1997, Notre Dame, USA.

5. Фаулер, К. Скотт, UML в кратком изложении. Применение стандартного языка объектного моделирования . - М.: Мир, 1999;

6. Скляров, Программирование на языках С и С++. - М.: Высшая школа, 1996;

7. Лингер, Х. Миллс, Б. Уитт Теория и практика структурного программирования. - М.: Мир, 1982;

8. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. - М.: Наука, 1971;

9. Беликов Б.С. Решение задач по физике. Общие методы. – М.: Высшая школа, 1986;

10. Варфоломеев С.Д., Гуревич К.Г. Биокинетика. Практический курс.- М.: Фаир-Пресс, 1999;

11. Федоров М.П., Романов М.Ф. Математические основы экологии. - СПб.: СПбГТУ, 1999.

Поиск по сайту: