HYBRID FUML - DEVELOPER'S GUIDE.
Alessandro Gerlinger Romero · Biblioteca Digital da Memória Científica do INPE (National Institute for Space Research) · 2014
The notion of a hybrid system is centered around a composition of discrete and continuous behaviors. Although the difficulty in modeling hybrid systems comes from the diversity of these systems, the most promising approach to mitigate this issue is developing expressive and precise modeling languages. Nevertheless, developing expressive and precise modeling languages does not necessarily mean the emergence of a new language, on the contrary, this thesis proposes precise semantics for subsets of existent languages. Subsets of existent languages are defined since expressivity and precision usually conflict, e.g., the size and complexity of a language (related to expressivity) may have direct consequences on the size and complexity of its semantics (related to precision). Precision means a semantics defined according to a well established formal method, furthermore, recognizing the real-time nature of hybrid systems, the modeling language have to enable determinism, predictability and straightforward composition. In this work, the distributed package of two complementary languages defined by abstract state machines (ASMs) is presented. The first one is called synchronous fUML and it blends synchronous features for control into the standardized fUML (foundational subset for executable UML models). The second one, hybrid fUML, is a conservative extension of synchronous fUML in which differential algebraic equations (DAEs) are described using a subset of Modelica concrete syntax. The subset of Modelica concrete syntax is selected in a such way that its semantics is defined by the standard mathematical semantics. Hybrid fUML is a modeling language defined to enable description and analysis of system views from hybrid systems. The distributed package allows extension of: meta-models, transformations, static semantics defined in first-order logic, ASMs and examples. RESUMO: A noção de um sistema híbrido é centrada em torno de uma composição de comportamentos discretos e contínuos. Enquanto a dificuldade na modelagem de sistemas híbridos vem da diversidade destes sistemas, a mais promissora abordagem para mitigar este problema é desenvolver linguagens de modelagem expressivas e precisas. No entanto, desenvolver linguagens de modelagem expressivas e precisas não significa a necessidade de novas linguagens, pelo contrário, este trabalho propõe semânticas precisas para subconjuntos de linguagens existentes. Subconjuntos S80 definidos porque expressividade e precisão geralmente conflitam, por exemplo, o tamanho e a complexidade de uma linguagem (relacionados à expressividade) podem ter consequências diretas no tamanho e complexidade de sua semântica (relacionados à precisão). Precisão significa uma semântica definida de acordo com um método for-mal estabelecido, além disso, reconhecendo a natureza de tempo real dos sistemas híbridos, a linguagem de modelagem deve permitir determinismo, previsibilidade e composição simples. Neste trabalho, o pacto de distribuição de duas linguagens complementares definidas por máquinas de estado abstrato (ASMs) é apresentado. A primeira delas é chamada \\emph{sinchronous fUML} e ela combina recursos síncronos para controle na fUML (\\emph{Foundational subset for executable UML models}) padronizada. A segunda delas, \\emph{hybrid Fuml}, é uma extensão conservativa da \\emph{sinchronous IUML}, na qual equações algébrico-diferenciais (DAEs) são descritas usando-se um subconjunto da sintaxe concreta da Modelica, O subconjunto da Modelica é selecionado do tal forma que sua semântica é definida pela semântica matemática padrão. \\emph{Hybrid fUML} é uma linguagem de modelagem definida para permitir descrição e análise de visões sistêmicas de sistemas híbridos. O guia do desenvolvedor permite extensão do pacote de distribuição, que por sua vez é composto de: meta modelos, transformações, semântica estática definida em lógica de primeira ordem, ASMs e exemplos.