Автоматное программирование. КОнечные автоматы в stateflow 

Automata-based programming. Finite-state machine in stateflow

Конечный автомат - вариант управляемой событиями (реактивной) системы. Управляемая событиями система переходит из одного состояния (режима) в другое предписанное состояние в том случае, если условие, определяющее изменение, истинно.

Автомат состоит из трёх основных элементов:

-состояние (state) – условие или ситуация, при которых автомат удовлетворяет некоторому условию, осуществляет некоторую деятельность или ожидает некоторого события;

-событие (event) – описание заслуживающего внимания происшествия, занимающего определенное положение во времени и пространстве;

-переход (transition) – переход из одного состояния в другое в ответ на событие.

Автоматное программирование может быть реализовано на языках LD, FBD, SFC, ST и системе Stateflow (Matlab). Нами будут рассмотрены  FBD и  Stateflow на которых мы реализуем 2 объекта нефтяной промышленности отстойник и теплообменник.

Stateflow – это расширение среды Simulink для моделирования логики событий, состояний и переходов в сложных событийных системах. Stateflow представляет собой язык, элементы которого описывают логику поведения систем в естественной, читаемой, и понятной форме. Stateflow тесно интегрирован с MATLAB и Simulink, образуя таким образом среду для эффективного проектирования логики систем управления и микропроцессорных устройств. Stateflow позволяет создавать модели событийных систем в виде графических блок-диаграмм и моделировать режимы их работы на основе теории конечных автоматов. Stateflow – это часть интегрированной среды MATLAB и Simulink. Использование пакета Stateflow вместе с Simulink позволяет создавать системы, совмещающие в себе модели физических объектов и логику смены их состояний и событий. Stateflow использует вариант системы обозначений конечного автомата.  Используя Stateflow (state - состояние, flow - поток), мы создаем Stateflow диаграммы. Диаграмма Stateflow - графическое представление конечного автомата, где состояния и переходы формируют базовые конструктивные блоки системы. Мы можем также представлять потоковые (не имеющие состояний) диаграммы с использованием Stateflow. Stateflow образует блоки, которые мы включаем в модель Simulink. Совокупность Stateflow блоков в модели Simulink - Stateflow машина. 

Язык FBD (Function Block Diagram) обладает характерным для метафорических языков преимуществом: легкостью начального изучения. Предоставляет достаточно естественную возможность работы с аналоговыми переменными и минимальные средства структуризации (новые функциональные блоки можно компоновать, используя уже существующие). Языку присущ логический параллелизм. Средства синхронизации достаточно естественны для языка. Типовой пример использования – алгоритмы регулирования, обработка (например, фильтрация) аналоговых сигналов.

FBD является наиболее распространенным языком стандарта Международной электротехнической комиссии. Графическая форма представления алгоритма, простота в использовании, повторное использование функциональных диаграмм и библиотеки функциональных блоков делают язык FBD незаменимым при разработке программного обеспечения программируемых логических контроллеров. Вместе с тем, нельзя не заметить и некоторые недостатки FBD. Хотя FBD обеспечивает легкое представление функций обработки как непрерывных сигналов, в частности, функций регулирования, так и логических функций, в нем неудобным и неочевидным образом реализуются те участки программы, которые было бы удобно представить в виде конечного автомата.

Литература

1. 1.     Зюбин В.Е. Программирование информационно-управляющих систем на основе конечных автоматов Новосибирск: НГУ, 2006. 96с.
2. 2.     Карамайкин А.С. Моделирование процессов и систем СПб.: СПбГУАП 2005. 108 с..