2.5 Datenfluss
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Der Verstärker Gain6 und die Sättigungskomponente Saturation zeigen, dass hier
analoge Modellierungskomponenten einbezogen werden können. Die „Schaltung”
könnte hier auch Symbole enthalten, die für analoge Komponenten wie Integratoren
oder Differentiatoren stehen. Der in der Mitte der Abbildung zu sehende Schalter
zeigt, dass sich mit Simulink auch Kontrollflüsse modellieren lassen.
Diese graphische Darstellung ist intuitiv und ermöglicht es Ingenieuren der Regelungstechnik, einen Schwerpunkt auf die Regelungsfunktion zu legen, ohne den
für die Implementierung dieser Funktion benötigten Code zu berücksichtigen. Die
graphischen Symbole verdeutlichen dabei, dass analoge Schaltungen traditionell als
Komponenten von Regelkreisentwürfen vorkommen. Ein Hauptziel ist es, aus solchen Entwürfen Software zu erzeugen. Dieser Ansatz wird meistens mit dem Begriff
modellgetriebener Entwurf verbunden.
Die Semantik von Simulink-Modellen entspricht der Simulation auf einem digitalen Computer. Damit ist das Verhalten ähnlich zu dem analoger Schaltungen,
aber möglicherweise nicht identisch dazu. Was ist also im Endeffekt die Semantik
eines Simulink-Modells? Marian und Ma [366] beschreiben die Semantik wie folgt:
„Simulink verwendet ein idealisiertes Zeitmodell für die Ausführung von Blöcken
(Knoten) und die Kommunikation. Beide werden zu fest vorgegebenen Zeitpunkten
in der Simulation mit unendlicher Geschwindigkeit ausgeführt. Danach wird die
Simulationszeit um genau bestimmte Zeiteinheiten erhöht. Zwischen den einzelnen
Zeitschritten sind alle Werte auf den Kanten konstant”. Das bedeutet, dass das Modell schrittweise ausgeführt wird. In jedem Schritt wird die Funktion der Knoten (in
Nullzeit) berechnet und die neuen Ergebnisse an den mit diesen verbundenen Eingängen zur Verfügung gestellt. Diese Erklärung legt keinen Abstand zwischen den
Zeitschritten fest. Auch ist nicht direkt offensichtlich, wie sich ein solches System in
Software implementieren lässt, da es vorkommen kann, dass auch nur sich langsam
verändernde Ausgangswerte regelmäßig neu berechnet werden müssen.
Dieser Ansatz ist gut geeignet, um physische Systeme, z.B. Verkehrsmittel, zu
modellieren und dann deren Verhalten zu simulieren. Auch digitale Signalverarbeitungssysteme können bequem in MATLAB modelliert werden. Um eine reale
Implementierung eines MATLAB/Simulink-Modells zu erhalten, muss es erst in
eine Sprache übersetzt werden, die von Hardware- oder Softwareentwurfssystemen
unterstützt wird, also beispielsweise in C oder VHDL.
Die Komponenten von Simulink-Modellen stellen einen Spezialfall von Aktoren
dar. Wir können dabei annehmen, dass Aktoren auf Eingaben warten und ihre Operationen erst durchführen, wenn alle benötigten Eingaben vorhanden sind. SDF ist
ein weiteres Beispiel für aktorbasierte Sprachen. In aktorbasierten Sprachen ist es,
im Gegensatz zu von-Neumann-Sprachen, nicht erforderlich, den Aktoren explizit
einen Kontrollfluss zuzuweisen.
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Der Verstärker Gain6 und die Sättigungskomponente Saturation zeigen, dass hier
analoge Modellierungskomponenten einbezogen werden können. Die „Schaltung”
könnte hier auch Symbole enthalten, die für analoge Komponenten wie Integratoren
oder Differentiatoren stehen. Der in der Mitte der Abbildung zu sehende Schalter
zeigt, dass sich mit Simulink auch Kontrollflüsse modellieren lassen.
Diese graphische Darstellung ist intuitiv und ermöglicht es Ingenieuren der Regelungstechnik, einen Schwerpunkt auf die Regelungsfunktion zu legen, ohne den
für die Implementierung dieser Funktion benötigten Code zu berücksichtigen. Die
graphischen Symbole verdeutlichen dabei, dass analoge Schaltungen traditionell als
Komponenten von Regelkreisentwürfen vorkommen. Ein Hauptziel ist es, aus solchen Entwürfen Software zu erzeugen. Dieser Ansatz wird meistens mit dem Begriff
modellgetriebener Entwurf verbunden.
Die Semantik von Simulink-Modellen entspricht der Simulation auf einem digitalen Computer. Damit ist das Verhalten ähnlich zu dem analoger Schaltungen,
aber möglicherweise nicht identisch dazu. Was ist also im Endeffekt die Semantik
eines Simulink-Modells? Marian und Ma [366] beschreiben die Semantik wie folgt:
„Simulink verwendet ein idealisiertes Zeitmodell für die Ausführung von Blöcken
(Knoten) und die Kommunikation. Beide werden zu fest vorgegebenen Zeitpunkten
in der Simulation mit unendlicher Geschwindigkeit ausgeführt. Danach wird die
Simulationszeit um genau bestimmte Zeiteinheiten erhöht. Zwischen den einzelnen
Zeitschritten sind alle Werte auf den Kanten konstant”. Das bedeutet, dass das Modell schrittweise ausgeführt wird. In jedem Schritt wird die Funktion der Knoten (in
Nullzeit) berechnet und die neuen Ergebnisse an den mit diesen verbundenen Eingängen zur Verfügung gestellt. Diese Erklärung legt keinen Abstand zwischen den
Zeitschritten fest. Auch ist nicht direkt offensichtlich, wie sich ein solches System in
Software implementieren lässt, da es vorkommen kann, dass auch nur sich langsam
verändernde Ausgangswerte regelmäßig neu berechnet werden müssen.
Dieser Ansatz ist gut geeignet, um physische Systeme, z.B. Verkehrsmittel, zu
modellieren und dann deren Verhalten zu simulieren. Auch digitale Signalverarbeitungssysteme können bequem in MATLAB modelliert werden. Um eine reale
Implementierung eines MATLAB/Simulink-Modells zu erhalten, muss es erst in
eine Sprache übersetzt werden, die von Hardware- oder Softwareentwurfssystemen
unterstützt wird, also beispielsweise in C oder VHDL.
Die Komponenten von Simulink-Modellen stellen einen Spezialfall von Aktoren
dar. Wir können dabei annehmen, dass Aktoren auf Eingaben warten und ihre Operationen erst durchführen, wenn alle benötigten Eingaben vorhanden sind. SDF ist
ein weiteres Beispiel für aktorbasierte Sprachen. In aktorbasierten Sprachen ist es,
im Gegensatz zu von-Neumann-Sprachen, nicht erforderlich, den Aktoren explizit
einen Kontrollfluss zuzuweisen.