Статьи

Статья продолжает цикл публикаций по разработке и верификации управляющих программ на основе LTL-спецификаций специального вида. Ранее для описания строго детерминированного поведения программ была предложена декларативная LTL-спецификация, проработаны способы её верификации и трансляции: для верификации используется инструмент проверки модели nuXmv, трансляция осуществляется в императивный язык программирования ST для программируемых логических контроллеров. При верификации декларативной LTL-спецификации поведения программ может возникнуть необходимость в моделировании поведения её окружения. В общем случае требуется обеспечить возможность построения замкнутых систем «программа-окружение». В настоящей работе для описания поведения окружения программ логического управления предложена LTL-спецификация ограниченно недетерминированного поведения булевой переменной. Данная спецификация позволяет задавать поведение булевых сигналов обратной связи, а также условия справедливости для исключения нереалистичных сценариев поведения. В статье предлагается подход к разработке и верификации программ логического управления, в рамках которого модель поведения окружения программы описывается в виде ограничений на поведение её входных сигналов, что позволяет избежать отдельного детального представления процессов функционирования окружения. В результате полученная модель поведения замкнутой системы «программа-окружение» даёт ряд преимуществ: упрощение процесса моделирования, сокращение пространства состояний проверяемой модели, снижение времени верификации. При невозможности сведения поведения окружения к поведению имеющихся входных сигналов данный подход предполагает применение «мнимых» датчиков - дополнительных булевых переменных, использующихся как вспомогательное средство для описания поведения входных сигналов. Цель введения мнимых датчиков состоит в компенсации недостающих датчиков для отслеживания специфического поведения отдельных элементов окружения, которое необходимо учесть при задании реалистичного поведения входов программы логического управления. Предложенный подход к разработке и верификации программ с учётом поведения окружения (объекта управления) демонстрируется на примере промышленной установки для литья пластмасс.

Статья продолжает цикл трудов по разработке и верификации управляющих программ на основе LTL-спецификаций специального вида. Ранее была предложена декларативная LTL-спецификация, позволяющая описывать поведение управляющих программ и выполнять построение по ней программного кода на императивном языке ST для программируемых логических контроллеров. Данная LTL-спецификация может быть непосредственно верифицирована на предмет соответствия заданным темпоральным свойствам методом проверки модели (model checking) с помощью инструмента символьной верификации nuXmv. При этом не требуется переводить LTL-формулы спецификации в другой формализм - SMV-спецификацию (код на входном языке инструмента nuXmv). Цель настоящей работы состоит в исследовании альтернативных способов представления модели поведения программы, соответствующей декларативной LTL-спецификации, при её верификации в рамках инструментального средства nuXmv. В статье выполняются преобразования декларативной LTL-спецификации в различные SMV-спецификации с сопутствующими изменениями постановки задачи верификации, что приводит к значительному снижению временных затрат при проверке темпоральных свойств с использованием инструмента nuXmv. Ускорение верификации обусловлено сокращением пространства состояний проверяемой модели. Полученные в результате предложенных преобразований SMV-спецификации задают одинаковые или бисимуляционно эквивалентные системы переходов, обеспечивая неизменность результатов верификации при замене одной SMV-спецификации на другую.

Настоящая работа продолжает цикл статей по разработке и верификации управляющих программ на основе LTL“=спецификации. Суть подхода заключается в описании поведения программ с помощью формул линейной темпоральной логики LTL специального вида. Полученная LTL“=спецификация может быть непосредственно верифицирована с помощью инструмента проверки модели. Далее по LTL“=спецификации однозначно строится код программы на императивном языке программирования. Перевод спецификации в программу осуществляется по шаблону. Новизна работы состоит в предложении двух LTL“=спецификаций нового вида - декларативной и императивной, а также в более строгом формальном обосновании данного подхода к разработке и верификации программ. Выполнен переход на более современный инструмент верификации конечных и бесконечных систем - nuXmv. Предлагается описывать поведение управляющих программ в декларативном стиле. Для этого предназначена декларативная LTL“=спецификация, которая задаёт размеченную систему переходов как формальную модель поведения программы. Данный способ описания поведения является достаточно выразительным - доказана теорема о Тьюринг“=полноте декларативной LTL“=спецификации. Далее для построения кода программы на императивном языке декларативная LTL“=спецификация преобразуется в эквивалентную императивную LTL“=спецификацию. Доказана теорема об эквивалентности, которая гарантирует, что обе спецификации задают одно и то же поведение. Императивная LTL“=спецификация транслируется в императивный код программы по представленному шаблону. Декларативная LTL“=спецификация, которая подвергается верификации, и построенная по ней управляющая программа гарантированно задают одно и то же поведение в виде соответствующей системы переходов. Таким образом, при верификации используется модель, адекватная реальному поведению управляющей программы.