CRUISE CONTROL AND MONITORING SYSTEM Case study Luigi

CRUISE CONTROL AND MONITORING SYSTEM Case study Luigi Tosetto

Indice n Descrizione del problema n n Use case model n n n Strutturazione in sottosistemi Collaboration diagrams Subsystem structuring n n Classi del mondo reale System context model Dynamic modeling n n Packages Descrizione use cases Static modeling n n Descrizione informale Funzionalità Controllo del processo Dipendenze fra sottosistemi Refined static modeling

User 1 Requirements Modeling 2 Analisys COMET object-oriented software life cycle model (Requirements Modeling) 5 Modeling 4 Design Modeling 3 6 Incremental Software 7 Construction Throwaway Prototyping 13 12 11 10 Icremental Software Integration 8 Incremental Prototyping 9 15 System Testing 14 COMET object-oriented software life cycle model Customer

Descrizione del problema (informale) n Punto di partenza per analisi e design To: Vehicle Systems Engineering Division From: GMU Product Line Marketing Group Subject: Cruise Control and Monitoring System As you might already know, we have decided to incorporate a combined cruise control and monitoring system in next year’s GMU model … never offered before … standard equipment on sport version … increase the perceived value far more than the incremental cost to build it …

Funzioni - Funzionalità n n n Automatic cruise control n ACCEL n OFF n RESUME Attivate e controllate da cruise control lever Calibrazione Impostazione costante di calibrazione (numero di rotazioni dell’albero motore per miglio) Monitoraggio n. Monitoraggio della velocità media su display di viaggio (eventuale reset a inizio viaggio) n. Monitoraggio del consumo medio di carburante su display di viaggio (eventuale reset a inizio viaggio) n. Notifica di manutenzione

Funzioni - Funzionalità n n n Nessuna interazione imprevista fra uso sistema di guida e uso di funzioni di monitoraggio Velocità media e consumo medio di carburante possono essere funzioni separate dalle funzioni di manutenzione Ovviamente: sistema real-time

Controllo del processo n n n L’algoritmo di controllo della velocità è attivato attraverso sensori dal conducente n Confronta la velocità da raggiungere con quella corrente n Aumenta o diminuisce la velocità agendo sulla valvola in input al motore Il motore aumenta o diminuisce il numero di giri dell’albero, che emette un segnale ad ogni rotazione, in base alla posizione della valvola in input Il contatore di giri dell’albero determina nuovamente la velocità corrente

Speed Control algorithm for Cruise Control (no UML notation) Enable/Disable Set point: Desired speed Shaft (wheel) rotation Adjustement to throttle value Engine Controlled variable = current speed Pulses from shaft Current speed Speed Control algorithm for Cruise Control (no UML notation)

Use case model Package n n Raggruppamento use case per attore Raggruppamento use case per funzionalità descritta Nel nostro caso: raggruppamento per funzionalità Cruise Control Use Case Package Monitoring Use Case Package Attori Driver n. Technician n Shaft n. Timer n Nota: Shaft e Timer sono attori perché agiscono indipendentemente da Driver

Cruise Control Use Cases «use case package» Cruise Control Use. Case. Package Update Shaft Rotation Count Shaft Contol Speed Determine Distance and Speed Perform Calibration Driver Timer

Cruise Control Use Case Note n Control Speed e Determine Distance and Speed sono use cases separati perché attivati da attori diversi (anche se il primo necessita del secondo) n Determine Distance and Speed e Update Shaft Rotation Count sono use cases separati perché il primo descrive un’attivià periodica, mentre il secondo descrive un’attività dipendente dalla velocità dell’auto

Monitoring Use Cases «use case package» Monitoring Use. Case. Package Reset Trip Speed Calculate Trip Fuel Consumption Check Oil Maintenance Reset Air Filter Maintenance Technician Reset Trip Fuel Consumption Reset Oil Maintenance Driver Calculate Trip Speed Check Air Filter Maintenance Reset Major Service Maintenance Check Major Service Maintenance Timer

User 1 Requirements Modeling 2 Analisys COMET object-oriented software life cycle model (Analisys Modeling) 5 Modeling 4 Design Modeling 3 6 Incremental Software 7 Construction Throwaway Prototyping 13 12 11 10 Icremental Software Integration 8 Incremental Prototyping 9 15 System Testing 14 COMET object-oriented software life cycle model Customer

Static Modeling Classi del mondo reale n n Per un sistema real-time sono dispositivi di I/O fisici (sensori - attuatori) usati per interagire col sistema Trasformate in classi esterne nel system context model Sensori/attuatori Cruise. Control. Lever: sensore per richieste di controllo della velocità n Engine: sensore di accensione/spegnimento del motore n Brake: sensore del freno n Shaft: sensore per rotazioni dell’asse n Throttle: attuatore per il controllo automatico della velocità n Gas. Tank: sensore per il livello del carburante n

Cruise Control I/O Cruise. Contro. L Lever Brake Engine Shaft Static model of problem domain Button Calibration. Button Clock Sensore Attuatore Dispositivo input Dispositivo output Trip. Reset. Button Maintenance. Reset Button Display Trip. Display Gas. Tank Maintenance. Display Static model of problem domain Throttle

System context model Derivato da static model System context class diagram n n n Definisce interfaccia fra sistema e ambiente esterno Descritto tramite class diagram Mostra molteplicità delle associazioni classi esterne-sistema Nota: il conducente non è una classe esterna perché interagisce tramite dispositivi di I/O

«external input device» 1 Cruise Control. Lever «external input device» Technician «external input device» Maintenance. Reset Button Shaft 1 Input to Shaft 3 Input class diagram «external input and Monitoring System: system context to Cruise Control device» Brake 1 Input to 1 1 «system» «external input device» Input to 1 1 Engine Driver Input to «external input device» Trip. Reset. Button 1 1 Output to «external output 1 device» Input to 2 Output to 1 Timer Clock 1 2 Calibration. Button Input to «external input device» 1 Cruise Control&Monitoring System Awakens «external timer» 1 1 Throttle Output to 1 1 «external output device» «external input device» Trip. Display Maintenance Display Gas. Tank Cruise Control and Monitoring System: system context class diagram

Strutturazione in sottosistemi «system» Cruise. Control &Monitoring System «subsystem» Cruise. Control Subsystem Monitoring Subsystem note

«external input device» «system» 1 1 Cruise Control &Monitoring System Cruise Control. Lever «external input device» Shaft 1 1 «external output «external input Control & Monitoring System: major subsystem relationship Cruise «subsystem» device» 1 1 1 1 Cruise Control Throttle Brake 1 «external input device» 1 «subsystem» «external input device» Monitoring Subsystem 2 1 Calibration. Button 2 Trip. Reset. Button Technician 1 1 «depends on» Engine Driver Subsystem 1 3 1 «external timer» 1 1 1 Clock 1 1 Timer «external input device» Gas. Tank 1 1 «external input device» «external output device» Maintenance. Reset Button Trip. Display Maintenance. Display Cruise Control & Monitoring System: major subsystem relationship

Collaboration diagrams n Cruise Control Subsystem n n n Update Shaft Rotation Count Control Speed (state dependent) Determine Distance and Speed Perform Calibration (state dependent) Monitoring Subsystem n n n Reset/Calculate Trip Speed Reset/Calculate Trip Fuel Consumption Reset/Check Oil Maintenance

User 1 Requirements Modeling 2 Analisys COMET object-oriented software life cycle model (Design Modeling) 5 Modeling 4 Design Modeling 3 6 Incremental Software 7 Construction Throwaway Prototyping 13 12 11 10 Icremental Software Integration 8 Incremental Prototyping 9 15 System Testing 14 COMET object-oriented software life cycle model Customer

Cruise Control Subsystem Use case Subsystem Update Shaft Rotation Count Shaft Determine Distance and Speed Distance & Speed Perform Calibration Control Speed Auto Control

Monitoring Subsystem Use case Subsystem Reset Trip Speed Calculate Trip Speed Reset Fuel Consumption Calculate Fuel Consumption Trip Averages Reset Oil Maintenance Check Oil Maintenance Reset Air Filter Maintenance Check Air Filter Maintenance Reset Major Service Maintenance Check Major Service Maintenance

«system» Cruise. Control&Monitoring. System «subsystem» Cruise. Control. Subsystem «subsystem» Monitoringl. Subsystem Sottosistemi «subsystem» Trip. Averages Subsystem Auto. Control Subsystem «subsystem» Distance&Speed Subsystem «subsystem» Calibration Subsystem «subsystem» Shaft Subsystem «subsystem» Maintenance Subsystem

«system» : Cruise. Control&Monitoring. System «subsystem» : Cruise. Control. Subsystem «subsystem» : Monitoringl. Subsystem «subsystem» : Trip. Averages Subsystem : Maintenance Subsystem Sottosistemi (dettaglio) : Auto. Control Subsystem Read(out current. Speed. Value) «subsystem» : Calibration Subsystem «entity» : Calibration Constant «subsystem» : Distance&Speed Subsystem «entity» : Current Speed Read(out calibration Constant. Value) Read(out shaft. Rotation Count. Value) «entity» : Distance Read(out shaft. Rotation Count. Value) «subsystem» : Shaft Subsystem «entity» : Shaft. Rotation Count Read(out cumulativr Distance) Read(out cumulative Distance)

Refined Static Modeling

«input device interface» Boolean. Input. Device. Interface «input device interface» Cruise. Control. Lever. Interface Notifies «algorithm» Acceleration «algorithm» Cruiser «algorithm» Resumption «state dependent control» State. Machine «input device interface» Class diagram for Cruise Control Subsystem Brake. Interface Engine. Interface Notifies «state dependent control» Cruise. Control. State. Machine Controls «timer» Timer Notifies Controls «entity» Desired. Sp Uses eed «algorithm» Speed. Control. Algorithm Triggers Uses «entity» Current Speed Triggers Uses «entity» Distance Uses Outputs to «output device interface» Throttle. Interface «input device interface» Calibration. Button. Interface «state depandent control» Calibration. Controls Class diagram for Cruise Control Subsystem Notifies «entity» Calibration Constant «input device interface» Shaft. Interface Updates Uses «entity» Shaft. Rotation Count

«input device interface» Button. Interface «input device interface» Calibration. Button Interface «input device interface» Class diagram for Monitoring Subsystem interface» Trip. Reset. Button Maintenance. Reset Interface Button. Interface Resets Triggers Displays on «algorithm» Trip. Average Uses «algorithm» Trip. Speed «algorithm» Trip. Fuel Consumption «output device interface» Trip. Display Interface Class diagram for Monitoring Subsystem «timer» Timer «entity» Distance Resets Triggers Uses «algorithm» Oil. Change Maintenance «output device interface» Display. Interface Displays on «algorithm» Maintenance «algorithm» Air. Filter Maintenance «algorithm» Major. Service Maintenance «output device interface» Maintenance Display. Interface