في هذا
القسم ...
|
" ماهو التـصـمـيـم بالاعتماد على الـنـمـوذج ؟
"
" معالجة عملية التصميم بالاعتماد على النموذج
"
|
ماهو التصميم بالاعتماد على النموذج ؟
إن التصميم بالاعتماد على النموذج عبارة عن عملية تؤمن سرعة أكبر, تطوير فعال للنظم الديناميكية, متضمنة نظم التحكم, معالجة الإشارة, ونظم الاتصالات. أثناء تصميم النموذج, فإن نموذج النظام هو نواة عملية التطوير, ابتداءً بمتطلبات التطوير أثناء التصميم, التطبيق, والاختبار. إن النموذج هو بميزات قابلة للتنفيذ والتي تنقح بشكل مستمر أثناء عملية التطوير. وبعد تطوير النموذج, فإن المحاكاة تعرض إن كان النموذج يعمل بشكل صحيح أم لا.
عندما يكون التطبيق البرمجي والعتادي (العتاد الصلب) مطلوب ومضمن في النظام, كسلوك النقطة الثابتة أو التوقيت. فيمكنك توليد الكود بشكل تلقائي من أجل النشر المضمن وإنشاء نماذج اختبار للتحقق من أن النظام يعمل تماماً, يوفر الوقت ويتجنب أخطاء التطبيق في النظم المضمنة.
وكمثال على ذلك التعامل مع المتحكمات الصغرية (الأردوينو مثلاً) حيث أن الكود هو عبارة عن نظام مضمن داخل المتحكم ويمكن توليده من خلال نموذج المحاكاة في الماتلاب.
إن التصميم بالاعتماد على النموذج يسمح بتحسين الأداء من خلال :
- استخدام بيئة تصميم شائعة.
- ربط التصميم مباشرة للمتطلبات.
- الاختبار المتكامل مع التصميم للتحديد المتتابع وتصحيح الأخطاء.
- تنقيح الخوارزمية عبر نماذج متعددة المجالات.
- التطوير و إعادة استخدام الاختبارات المناسبة.
- التوليد التلقائي للمستندات والوثائق.
- إعادة استخدام التصاميم لنظم النشر عبر معالجات متعددة وأجهزة محددة.
هناك ست خطوات لوضع نموذج أي نظام وهي :
- تعريف النظام.
- تحديد مكونات النظام.
- وضع المعادلات الواصفة للنظام.
- بناء المخططات الصندوقية لنموذج المحاكاة.
- تشغيل نموذج المحاكاة.
- التحقق من صحة نتائج المحاكاة.
إن الخطوة الأولى لنمذجة نظام ديناميكي هو وضع التعريف الكامل للنظام. وإن أردت وضع النموذج لنظام ضخم يمكن تقسيمه لعدة أجزاء, يجب أن تقوم بنمذجة كل جزء بشكل منفصل وبعد ذلك بناء المكونات, ويمكنك الربط بين عدة نماذج في نموذج متكامل للنظام.
وكمثال على ذلك, اكتب sldemo_househeat في سطر الأوامر في الماتلاب, ليفتح لك بعد قليل نموذج محاكاة لنظام التدفئة في منزل وهو مقسم لثلاث أجزاء رئيسية هي :
- النظام الفرعي للتدفئة.
- النظام الفرعي لجهاز تنظيم الحرارة.
- النظام الفرعي لنموذج تغير درجة الحرارة.
تحديد مكونات النظام
إن الخطوة الثانية لعملية النمذجة هي تحديد مكونات النظام, ثلاث أنواع من المكونات تعرف النظام :
- البارامترات - قيم النظام التي تبقى ثابتة إلا إذا قمت بتغييرها.
- الحالات - المتغيرات في النظام التي تتغير مع الزمن.
- الإشارات - قيم الدخل و الخرج والتي تتغير بشكل ديناميكي أثناء المحاكاة.
في المحاكاة, البارامترات و الحالات و الإشارات تمثل بصناديق, بينما الإشارات تمثل بخطوط توصل مع الصناديق. ولكل نظام فرعي تحدده يجب الإجابة على الأسئلة التالية:
- عدد إشارات الدخل للنظام الفرعي ؟
- عدد إشارات الخرج للنظام الفرعي ؟
- عدد الحالات (المتغيرات) في النظام الفرعي ؟
- ماهي البارامترات (الثوابت) في النظام ؟
- هل هناك أي إشارات داخلية في النظام الفرعي ؟
نمذجة النظام مع المعادلات
الخطوة الثالثة لنمذجة النظام هي وضع النموذج الرياضي (المعادلات الرياضية) الواصفة للنظام.حيث أن كل نظام فرعي, يستخدم قائمة من مكونات النظام والتي نحددها لتوصف النظام رياضياً.
نموذجك يجب أن يحوي :
نموذجك يجب أن يحوي :
- المعادلات الجبرية الواصفة.
- المعادلات المنطقية.
- المعادلات التفاضلية (للنظم المستمرة).
- معادلات الفرق (للنظم المتقطعة).
وبعد ذلك يتم استخدام المعادلات لبناء المخطط الصندوقي لمخطط المحاكاة.
بناء المخططات الصندوقية لنموذج المحاكاة
بعد أن تكون قد وضعت المعادلات الرياضية الواصفة لكل نظام فرعي, يمكنك البدء ببناء المخطط الصندوقي لنموذج المحاكاة.
قم ببناء المخططات الصندوقية لكل مكونات نموذج الفرعي بشكل منفصل عن الآخر. بعد إنهاء مكونات كل نموذج فرعي, يمكنك الربط بين النماذج المختلفة بسهولة.
انظر "إنـشـاء نـمـوذج بـسـيـط" لتفاصيل أكثر حول بناء المخططات الصندوقية.
تشغيل نموذج المحاكاة
بعد تشغيل المخطط الصندوقي للمحاكاة. يمكنك محاكاة وتحليل النتائج.
المحاكاة تسمح لك بتعريف مدخلات النظام بشكل تفاعلي, محاكاة النموذج, ومراقبة تغييرات سلوك النظام. وهذا يسمح لك سريعاً بتقييم النموذج.
التحقق من صحة النتائج
وأخيراً, يجب عليك التحقق من صحة نتائج المحاكاة بمقارنتها مع السلوك المتوقع للنظام.
تشغيل نموذج المحاكاة
بعد تشغيل المخطط الصندوقي للمحاكاة. يمكنك محاكاة وتحليل النتائج.
المحاكاة تسمح لك بتعريف مدخلات النظام بشكل تفاعلي, محاكاة النموذج, ومراقبة تغييرات سلوك النظام. وهذا يسمح لك سريعاً بتقييم النموذج.
التحقق من صحة النتائج
وأخيراً, يجب عليك التحقق من صحة نتائج المحاكاة بمقارنتها مع السلوك المتوقع للنظام.
