Objektorientierte Graphendarstellung von Simulink-Modellen zur einfachen Analyse und Transformation

Für die Erstellung von cyberphysikalischen Systemen ist die modellbasierte Entwicklung ein Standardwerkzeug, da es die Erstellung komplexer Systeme vereinfacht und übersichtlich ermöglicht. Durch die Simulation lassen sich Verifikationen bereits in sehr frühen Entwicklungsstadien durchführen. Eines der am häufigsten eingesetzten Werkzeuge in diesem Bereich ist MATLAB/Simulink. In Simulink können die ausführbaren Modelle durch Blockschaltbilder und Zustandsdiagramme erstellt werden. Diese ausführbaren Modelle können in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Modelle können z. B. automatisch in Quellcode überführt werden, um sie auf einem Steuergerät zu verwenden, oder es kann eine Testeinrichtung mit simulierten Umgebungswerten stimuliert werden. Für viele Anwendungsbereiche ist es wünschenswert Analysen auf dem und Transformationen auf das Simulink-Modell durchzuführen. Analysen können z. B. das Erkennen von speziellen Mustern 2 oder Klonen 3 sein. Unter der Transformation versteht man z.B. das Substituieren eines bestimmten Teils des Modells durch ein anderes Modell. Die von Matlab bereitgestellte API (Application Programming Interface) ist jedoch ungeeignet, um derartige Operationen auf ein Modell aus MATLAB heraus durchführen zu können. Im Rahmen dieser Arbeit wird das MAnTrAS-System (MATLAB Analyse und Transfomations API für Simulink) vorgestellt, mit dem die angesprochenen Analysen und Transformationen komfortabel möglich sind. Um die Komfortabilität zu gewährleisten, wird das Modell in eine objektorientierte Graphenrepräsentation überführt. Mittels dieser Beschreibungsform lassen sich graphentheoretische Algorithmen einfacher anwenden als direkt auf das Simulink-Modell. Das System ermöglicht sowohl Transformationen eines Simulink-Modells in eine Graphenrepräsentation als auch die Rücktransformationen. Dieses Papier ist wie folgt gegliedert: In Abschnitt 2 wird der aktuelle Stand der Technik dargelegt und aufgezeigt, welche Ansätze bisher verfolgt wurden. Auf der Basis dieser Grundlagen wird in Abschnitt 3 das neue Domänenmodell vorgestellt. Darauf aufbauend wird in Abschnitt 4 auf die Implementierung von MAnTrAS und dessen Eigenschaften eingegangen. Im folgenden Abschnitt 5 werden Anwendungen beschrieben, welche die Vorteile des Systems im Einsatz darstellen. Abschließend wird in Abschnitt 6 ein Fazit gezogen.