Model-Based Design (MBD) er en matematisk og visuel metode til at løse problemer relateret til design af kontrol- , signalbehandlings- og kommunikationssystemer [1] [2] . MOS bruges ofte i motion control i industrielt udstyr, rumfart og bilindustrien. MOP er en metode, der bruges i udviklingen af indlejret software .
MOP definerer den overordnede struktur for interaktion i designprocessen, og implementerer effektivt den V-formede udviklingscyklus .
I modelbaseret kontrolsystemdesign foregår udviklingen i 4 trin:
MOP-principperne adskiller sig væsentligt fra traditionel designmetode. I stedet for at skrive komplekse programmeringskoder kan udviklere bruge MOS til at forbedre modellens ydeevne ved hjælp af standard kontinuerlige og diskrete tidsfunktionsblokke. De modeller, der er bygget på denne måde, kan sammen med brugen af modelleringsværktøjer hurtigt føre til oprettelse af en kontrolsystemprototype, test og softwareverifikation. I nogle tilfælde kan hardware-software-simulering bruges som et designværktøj til at teste de dynamiske effekter på et system hurtigere og mere effektivt end den traditionelle designmetode.
Nogle af de mest bemærkelsesværdige fordele ved MOP i forhold til den traditionelle tilgang er:
Med fremkomsten af elektroteknik er fremkomsten af innovative og avancerede kontrolsystemer forbundet. Tilbage i 1920'erne kom to ingeniørfelter , kontrolteori og kontrolsystemer, sammen for at gøre det muligt at skabe enkelte store systemer. I begyndelsen blev kontrolsystemer meget brugt i industrielle miljøer. Store virksomheder er begyndt at bruge controllere til at kontrollere kontinuerlige variabler såsom temperatur, tryk og flowhastighed. Elektriske relæer , indbygget i stigekredsløb, var blandt de første diskrete kontrolenheder til at automatisere hele fremstillingsprocessen.
Styresystemer har taget fart, primært i bil- og rumfartsindustrien. I 1950'erne og 1960'erne vakte rumvandringer interesse for indlejrede kontrolsystemer. Ingeniører har bygget styresystemer såsom motorkontrolenheder og en flysimulator , der kan være en del af slutproduktet. Ved slutningen af det 20. århundrede var indlejrede kontrolsystemer allestedsnærværende, da selv husholdningsartikler såsom vaskemaskiner og klimaanlæg indeholdt komplekse og avancerede kontrolalgoritmer, der gjorde det muligt for dem at blive meget smartere.
I 1969 blev den første computerstyrede controller introduceret. Tidlige programmerbare logiske controllere (PLC'er) efterlignede operationerne af eksisterende diskrete kontrolteknologier, der brugte ældre trinrelæer. Fremkomsten af computerteknologi har medført radikale ændringer på markedet for kontinuerlige og diskrete regulatorer. En offentlig stationær computer med passende hardware og software kan håndtere hele processen, køre komplekse, veletablerede PID-algoritmer eller fungere som et distribueret kontrolsystem (DCS) .
Modelleringsværktøjer har været brugt i lang tid, men traditionelle tekstbaserede metoder er ikke nok til nutidens komplekse styringssystemer. På grund af grafiske værktøjers begrænsninger har designingeniører tidligere hovedsageligt stolet på tekstprogrammering og matematiske modeller, men fejlfinding af tekstprogrammer er en meget besværlig proces, der kræver en del trial and error, før det endelige fuldt fungerende modul er oprettet. Derudover er matematiske modeller genstand for betydelige ændringer, der passerer gennem forskellige designstadier.
Disse problemer løses ved hjælp af grafiske modelleringsværktøjer, der allerede anvendes inden for alle designområder. Sådanne værktøjer danner et enkelt miljø til grafisk modellering, reducerer kompleksiteten ved at bygge en model, opdeler den i separate blokke, som hver er designet uafhængigt. Således kan designere opnå et højt niveau af nøjagtighed ved blot at udskifte en blok med en anden. Grafiske modeller er også den bedste måde at dokumentere ingeniørers ideer på. Dette hjælper ingeniører med at forstå hele systemet og forenkler processen med at flytte modellen fra et trin til et andet under design. Boeings EASY5-simulator var et af de første simuleringsværktøjer med en grafisk brugergrænseflade.
Ved design af indlejrede kontrolsystemer stod designere over for to udfordringer - at forkorte udviklingscyklusser og øge designkompleksiteten. En adskille og hersk-strategi for at udvikle sådanne komplekse systemer betyder at koordinere mennesker med ekspertise inden for en bred vifte af discipliner. Den traditionelle tekstbaserede tilgang til design af indlejrede kontrolsystemer er ikke effektiv nok til at håndtere avancerede komplekse systemer.