Работа с данными в конечных автоматах

Страница в процессе разработки.

Конечный автомат Engee — это самостоятельная сущность, которая управляет логикой, переходами и состояниями, но сама по себе изолирована от привычной библиотеки блоков Engee и, как следствие, возможностей построения классических моделей.

Чтобы конечный автомат мог обмениваться данными с внешними блоками, используются данные блока Chart и его соответствующие порты. Например:

При создании выходных данных в блоке Chart автоматически появляется выходной порт, который можно соединить с другими элементами модели.
Аналогично, при создании входных данных появляется входной порт для получения информации извне.
Локальные данные существуют только внутри конечного автомата (внутри блока Chart) и не создают портов.

Следовательно, данные выполняют роль связующего интерфейса между конечным автоматом и остальной моделью: без них модель автомата остается отдельной сущностью, а с ними становится полноценной частью системы.

Для работы с данными конечных автоматов в Engee используется окно «Сигналы» — оно позволяет централизованно управлять всеми данными модели конечного автомата. С его помощью объединяются:

state machines variables ru

Список всех данных конечного автомата;
Категории данных (вход, выход, параметр);
Настройки типов данных, размерностей и комплексности.

Подход с одним окном для всех данных конечного автомата упрощает отладку и делает модель более прозрачной: все определения сосредоточены в одном месте, а не разбросаны по состояниям stateflow state и переходам stateflow default transition .

Категории данных

В окне «Сигналы» поддерживаются следующие категории данных:

state machines variables 1 ru

Вход — данные, поступающие внутрь конечного автомата из внешней модели.
Выход — данные, которые конечный автомат экспортирует наружу.
Локальная переменная — данные, доступные только внутри конечного автомата (внутри блока Chart). Используются для хранения промежуточных вычислений и управления логикой состояний и переходов.
Параметр — фиксированные значения (параметрические данные), которые копируются из одноименной переменной рабочего пространства при запуске симуляции и не изменяется во время симуляции.

Данные из блока Chart не отображаются в окне переменных variables article 2 1 . Единственная связь с этим окном — через переменные рабочего пространства (workspace), на которые может ссылаться Параметр внутри Chart:

Например, если в Chart задан Параметр с именем foo, но переменной foo нет в рабочем пространстве (и в окне переменных), то при компиляции/симуляции модели возникнет ошибка.

Если присвоить значение переменной foo в рабочем пространстве (например через командную строку img 41 1 2 ), то:

Переменная foo появится в окне переменных;
Значение переменной станет доступно во время симуляции для всех блоков Chart, где в окне «Сигналы» Параметр ссылается на foo.

Создание данных

Чтобы создать новые данные:

Откройте окно «Сигналы»;
Нажмите кнопку ;
Задайте имя и характеристики данных в открывшемся окне, после нажмите «Добавить»:

Имена данных в окне «Сигналы» должны соответствовать именам этих данных в модели конечного автомата.

Помощник по символам

При запуске симуляции или компиляции Engee проверяет корректность модели конечного автомата. Если в ней встречаются неопределенные данные, то открывается «Помощник по символам». В нем можно:

Просмотреть найденные неопределенные имена;
Назначить для них категорию (например, «Выход»);
Подтвердить добавление в список Сигналы.

state symbol wizard ru

Задание типов данных

Каждым данным необходимо указать тип — это определяет, как они будут храниться и использоваться в ходе симуляции. Поддерживаются типы, согласованные с системой типов языка Julia:

Inherit: auto — наследование типа данных;
Int8, Int16, Int32, Int64, Int128 — целые знаковые числа;
UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, UInt128 — целые беззнаковые числа;
Float16, Float32, Float64 — числа с плавающей точкой;
Bool — логический тип;
Fixed-point — фиксированная точка (для оптимизации вычислений).

Предположим, в панели «Сигналы» у блока Chart вы создали выходные данные , , , . Тогда внутри состояния можно писать так:

# Код, выполняемый при активном состоянии (entry / during / exit)
s = [1, 2, 3, 4, 5]         # вектор длины 5
a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]   # вектор длины 7

# Назначаем части массивов в выходные порты
q = s[1:4]   # q == [1, 2, 3, 4]
w = a[1:4]   # w == [1, 2, 3, 4]

# Двумерный выход (2×3)
M = reshape(collect(1:6), 2, 3)   # матрица 2×3
# При желании можно привести тип:
# M = Float32.(reshape(collect(1:6), 2, 3))

Если требуется создать матрицу заданного типа/размера без инициализации, то используйте явное создание массива:

B = Array{Float64,2}(undef, 3, 3)  # 3×3 матрица с неинициализированными значениями (произвольное содержимое памяти)
# Перед использованием обязательно присвойте значения, например:
B .= 0.0
# Или создайте сразу инициализированный массив:
# B = zeros(Float64, 3, 3)
# B = fill(1.0, 3, 3)

undef не заполняет массив нулями. Содержимое зависит от ранее использованной памяти, поэтому такой массив нужно инициализировать перед чтением его элементов.

В итоге получится следующая модель конечного автомата:

Внутри блока Chart:
Модель Engee (вне блока Chart):

Размерность и комплексность

Кроме типа данных можно задать размерность (скаляр, вектор или массив) и комплексность.

Размерность — указывается в окне «Сигналы» как последовательность целых чисел, разделенных запятыми:
- -1 (значение по умолчанию) — размерность не фиксируется и определяется автоматически:
  - Для входа/выхода — берется из подключенного порта внешней модели;
  - Для параметра — берется из одноименной переменной рабочего пространства (workspace, вне Chart);
  - Для локальных данных — берется из фактически присвоенных значений в коде диаграммы.
    
    Такой режим удобен, если форма может меняться.
- Явная форма — введите числа через запятую:
  - n — вектор из n элементов;
  - n, m — матрица n×m;
  - n, m, k — трехмерный массив n×m×k.
    
    Последовательность n[, m[, k…]] в поле Размерность соответствует числовым аргументам конструкторов массивов Julia. Например, n, m → Matrix{Float32}(undef, n, m) (= Array{Float32,2}(undef, n, m)).
Комплексность — определяет, могут ли данные содержать комплексные значения:
- Inherit: auto — значение наследуется автоматически от связанной переменной или сигнала во внешней модели. Например, если в рабочем пространстве или во входном блоке используется комплексный тип, то и данные в конечном автомате будут комплексными.
- Off — наследование отключено, данные всегда действительные.
- On — наследование выключено, данные всегда комплексные.