CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ THỰC THI CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO Q-UAV BẰNG CÔNG NGHỆ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
3.1. Mô hình hóa và quy trình phát triển tái lặp trực quan cho hệ thống điều khiển nhúng trong thời gian thực
3.1.2. Quy trình phát triển tái lặp trực quan cho hệ thống điều khiển nhúng trong thời gian thực
Để lựa chọn ngôn ngữ mô hình hóa trực quan theo các nguyên tắc được cập nhật ở trên, nhằm thực hiện toàn bộ từ sự phân tích tới thiết kế, mô phỏng và thực thi, luận án đã chọn RealTime UML [21], [22], [56], [40], [63]; phiên bản này bao hàm các ký hiệu mô hóa hình, như: các gói, cổng, giao thức và bộ kết nối, nhằm đặc tả mô hình phân tích và thiết kế chi tiết cho hệ thống điều khiển Q-UAV có ứng xử được mô tả với Automate lai. Vòng đời phát triển của dự án xây dựng hệ thống điều khiển dựa trên đặc điểm của quy trình tái lặp (ROPES) [21], [22] được mô tả trên hình 3.1; nó bao gồm các pha: phân tích, thiết kế, thực thi, kiểm định và đánh giá.
+ Pha phân tích xác định các yếu tố cần thiết và các giao thức ban đầu cho dự án, định nghĩa các thuộc tính ứng dụng cần thiết thỏa mãn các yêu cầu được đặt ra từ người sử dụng cuối, cụ thể là:
75
- Phân tích yêu cầu nhằm xác định các yêu cầu chức năng tổng quan của hệ thống và hiệu năng thực hiện cũng như sự tương tác giữa các phần của hệ thống nhưng chưa đi sâu vào cấu trúc bên trong của hệ thống.
- Phân tích hệ thống được thực hiện nhằm phân tích các thành phần cấu tạo của hệ thống cũng như các mối liên quan tương tác lẫn nhau giữa chúng, ví dụ: phần điện-điện tử, phần mềm, phần cơ khí-thủy lực và khí nén.
- Phân tích đối tượng nhằm xác định sự khác nhau cũng như mối liên quan giữa các đối tượng trong hệ thống, bao gồm các đối tượng biên, điều khiển và thực thể. Có hai khía cạnh được xem xét trong phân tích đối tượng là
“cấu trúc” và “hành vi”: Phân tích cấu trúc đối tượng để xác định các khái niệm trừu tượng chính và tính đúng đắn của ứng dụng cũng như mối quan hệ liên kết giữa chúng với nhau; Phân tích hành vi đối tượng là xác định các đáp ứng với các kích thích từ môi trường bên ngoài cũng như các tác động nội tại bên trong đối tượng. Xác định các cộng tác tự động giữa các đối tượng để chúng có thể hoạt động cùng nhau.
Hình 3.1. Qui trình phát triển tái lặp ROPES [21], [22]
76
+ Pha thiết kế tối ưu một giải pháp cho ứng dụng cụ thể nhưng vẫn phù hợp với những mục tiêu với các mô hình phân tích. Điểm quan trọng trong khâu thiết kế là phải thực hiên tối ưu. Pha thiết kế được chia thành ba phần chính:
- Thiết kế kiến trúc nhằm xác định các thiết kế cơ bản có ảnh hưởng đến tất cả ứng dụng bao gồm các mô hình triển khai vật lý, các biểu đồ tiến trình thời gian xử lý, v.v... Điều này thường được thực hiện thông qua việc áp dụng các mẫu thiết kế kiến trúc có trước.
- Thiết kế cơ chế làm tăng thêm sự hợp tác để tối ưu các ứng xử theo một số tiêu chí tối ưu hóa hệ thống. Điều này thường được thực hiện thông qua việc áp dụng các mô hình thiết kế được chuẩn hóa theo từng nền công nghệ cụ thể, như .NET, Java hoặc Ada.
- Thiết kế chi tiết cung cấp thêm các thông tin cần thiết để tối ưu hệ thống lần cuối thông qua các thuộc tính, chức năng và sáu mối quan hệ đối tượng kết hợp với máy trạng thái của các lớp đối tượng tham gia (VOPC) vào trong bản thiết kế.
+ Pha thực thi tạo ra một ứng dụng được thi hành bởi mã chương trình sinh từ mô hình thiết kế; bên cạnh đó, khâu thực thi không chỉ tạo ra mã thực thi mà còn tạo ra các kịch bản kiểm định chạy chương trình tiếp theo.
+ Pha kiểm định nhằm để kiểm tra tính đúng đắn về chức năng, hiệu năng và độ tin cậy của mô hình thực thi để từ đó phát hiện ra các yếu điểm trong mô hình thiết kế.
+ Pha đánh giá xem xét lại các vấn đề về tối ưu, cải tiến và bổ sung các chức năng còn lại cho ứng dụng trong vòng lặp tiếp theo.
Mô tả chi tiết các pha phát triển trên đây cho hệ thống điều khiển nhúng trong thời gian thực có thể xem trong [21], [22]. Một chu trình lặp của qui trình ROPES này sẽ được kết hợp với kiến trúc hướng mô hình (MDA), nhằm đưa ra một quy trình thống nhất về phân tích, thiết kế và thi hành hướng đối tượng cho hệ thống điều khiển của Q-UAV trong mục tiếp theo của luận án.
77