Simulink/System Composer学习（一）：架构模型编辑

1  可视化组件架构

系统组件架构代表一个组件系统，并反映组件间在结构、行为上的相互作用的方式。不同类型的架构描述系统不同的性能。可以通过视图可视化查看架构中的组件。也可以使用参数编辑工具定义架构级的参数。系统架构模型是包含架构信息的文件，包括：组件、端口、连接、接口及行为。

        架构模型包含一个顶层架构，用于定义系统的整体构成。该顶层架构还可定义本系统与其他系统的接口。

1.1  创建架构模型

构建一个物理和逻辑关系的空白系统架构，有三种方式：

（一）、在命令窗口输入“systemcomposer”，选取“Architecture Model
”

（二）、在Simulink或System Composer模型中，“Simulink”-->“New”-->“Architecture”

（三）、使用MATLAB命令，即

archModel = systemcomposer.createModel("modelName");
systemcomposer.openModel("modelName");

以上三种方式最后保存为.slx文件。

注意：区分“Architecture Model”和“Software Architecture Model”:

Architecture Model：描述系统级结构元素组合与底层行为间的关系；

Software Architecture Model：描述组件间函数执行顺序等；可进行架构层面进行设计仿真；

1.2  组件

架构中非常重要、独立的部分，拥有清晰的功能。它可以被看作架构元素，如：函数、系统、硬件、软件、子系统或子函数，甚至是一个概念体。

系统架构中的组件元素可用于系统的任何层级。即可用于主系统（包含主子系统，如硬件、软件控制器）或底层软件通信模块。架构模型中的组件可拆分成可再利用的模块。组件间传递信息如下：

• 端口、接口信息（Interface Editor 工具编辑）；
• 参数信息（Parameter Editor工具编辑）；

组件常用操作：

• 添加组件

1. 画一个组件
2. 从画板上创建单个组件
3. 从画板上创建多个组件

• 命名组件
• 移动组件
• 调整组件大小
• 删除组件
• 组件上增加图标（可以使用已有图片）

1.3  端口

组件或架构的节点，用于与其他组件或系统交互信息。端口类型：

• 组件端口：用于组件与组件之间
• 架构端口：用于系统的边界（组件边界、架构模型边界）

常用操作：

• 添加组件端口
• 添加架构端口
• 命名端口
• 移动端口
• 删除端口
• 改变端口类型

1.4  连接

连接两个端口，用于描述信息流转。

常用操作：

• 连接已有端口
• 连接无端口组件：快速自动创建端口
• 连接岔开分支
• 通过连接创建新的组件
• 相同名字端口自动连接
• 改变重叠连接的交叉线格式

2  拆分和重用组件

架构模型中组件有它自己的设计或设计替代品，这些设计包括系统组合中的架构模型或仿真中的行为模型。工程系统中多处使用同一个组件，如：电源开关，可用于许多电子组件；在系统组合中也可能重用一个组件。

• 参考模型
• 参考子系统

2.1  拆分组件

一个组件可以拥有自身的架构体系。双击组件即可查看或编辑其架构。当您在此层级查看组件时，其端口会显示为架构端口。通过模型浏览器(Model Browser)可查看组件层级结构。

2.2  创建架构引用

架构引用为创建层次化架构系统提供结构化框架，支持通过“组件-端口-连接器”模式定义子系统。

当项目需在多个位置复用相同详细设计时，可以设计这样的组件，使用架构引用实现。

2.2.1 创建架构模型参考

2.2.2 创建架构子系统参考

注意：区分二者

2.3  创建组件变体

组件变体支持在单一组件中集成多个结构或行为。根据变体控制完成不同架构设计的切换。

2.4  增加变体选择

2.5  转换变体装配组件

不支持软件架构和AUTOSAR架构。

2.6  从组件创建软件架构

架构模型中的组件关联Simulink 模型。

2.7  从组件创建AUTOSAR架构

3 编程方式构建架构模型

主要用System Composer相关命令实现架构元素的设计，包括添加组件、端口、连接和接口等。

4 构建小型无人机系统架构

本案例演示如何运用 System Composer™ 构建小型无人机（UAV）系统架构，其核心架构由六个顶层组件构成。通过此案例您将掌握以下系统工程关键技能：

1. 接口定义：创建组件间的标准化数据接口

2. 需求追溯：检查与架构元素关联的文本需求项

3. 模型标准化：

   • 定义领域专属的配置文件（Profiles）

   • 创建构造型（Stereotypes）扩展建模语义

4. 质量验证：执行架构级静态分析（Static Analysis）

每个顶层组件均可进一步分解为多个子组件。通过层级导航（Hierarchy Navigation）可查看各层组件的具体构成。scExampleSmallUAVModel 作为系统根组件（Root Component），配置有：

• 输入端口：接收外部环境数据

• 输出端口：向外部环境发送系统数据

4.1 定义接口

接口编译工具的使用。

4.2 需求追溯

打开需求管理工具。

4.3 定义配置和标准化

4.4 分析模型

根据分析计算结果（Mass属性）反映层次关系。

5 基于模型的航天系统工程应用示例

本项目展示了以下能力：
• 在Simulink中定义立方星任务的系统级需求
• 使用System Composer™构建任务系统架构
• 通过Requirements Toolbox™将系统级需求链接至架构组件
• 基于Aerospace Blockset™建模飞行器动力学与飞行控制系统
• 使用任务分析工具与Simulink Test™验证轨道需求

5.1 系统级需求

怎样根据系统需求分析出层级关系？【关键】

5.2 构建系统架构

构造型：【重点关注】---Profile Editor的使用

接口：数据字典【重点关注】----Interface Editor的使用

架构view：可以查看架构的层级

架构组件与需求关联：