使用 Simulink Design Verifier 进行系统模型验证

汽车和航空航天领域的控制工程师需要确保底层控制算法在整个运行生命周期内具有预期的行为。

Simulink® Design Verifier™ 可帮助您执行系统性模型验证，以识别隐藏的设计错误、证明属性并生成用于功能测试的测试用例。Simulink Design Verifier 使用形式化验证方法来测试设计正确性并增加对产品代码生成使用的设计模型的信心。例如，工程师可以在开发生命周期中执行验证和确认，以确保：

  • 发动机管理系统在运行过程中不会导致意外加速或发动机失速等意外行为。

  • 控制制动和转向的高级辅助驾驶系统 (ADAS) 应用程序在所有条件下都能正常运行。

  • 自动驾驶系统能正确响应所有可能的飞行条件和输入。

  • 飞行控制系统稳定且响应迅速，可防止飞行过程中发生灾难性故障。

模型设计师和测试工程师在模型开发阶段的演进过程中使用 Simulink Design Verifier 来实现验证和确认。

Simulink Design Verifier capabilities.

Simulink Design Verifier 的功能

Simulink Design Verifier 提供如下功能：

功能描述
分析功能需求

  • 分析需求的一致性或完整性。

  • 使用 Requirements Table 模块检查模型需求的一致性。

  • 针对需求生成测试用例。

  • 基于设定模型生成测试用例。

  • 证明模型的自定义属性。

有关详细信息，请参阅使用规范模型进行基于需求的测试。

测试生成

  • 为模型覆盖率、条件决策、模型决策条件覆盖率 (MCDC) 生成测试用例。

  • 检测不可达的逻辑条件。

有关详细信息，请参阅测试生成工作流。

设计错误检测

  • 使用缺陷检查器检测常见的设计错误。

  • 识别设计错误，例如死逻辑、整数溢出、除以零和其他运行时错误。

有关详细信息，请参阅什么是设计错误检测？

证明属性

  • 证明属性始终得到满足，并被视为一种彻底验证方法。

  • 验证特定属性是否对模型的所有可能输入和状态都成立。

有关详细信息，请参阅使用 Simulink Design Verifier 证明模型属性

增量分析、过滤和申述

  • 实现缺失覆盖率。

  • 对缺失覆盖率进行申述或使用过滤器排除不相关的部分。

  • 改变标定参数以测试设计。

生成代码分析

  • 实现模型与代码之间的基线或等效性测试。

  • 实现缺失代码覆盖率。

认证或合规

使用生成的工件实现行业标准（例如用于汽车领域的 ISO 26262 或用于航空航天领域的 DO-178C）合规性。

如何使用 Simulink Design Verifier

使用 Simulink Design Verifier 涉及以下关键步骤。

Simulink Design Verifier workflow.

  1. 模型准备：准备模型以进行分析。

    1. 选择分析模式，例如测试用例生成、设计错误检测或属性证明分析。

    2. 配置分析参数并检查模型与分析的兼容性。有关详细信息，请参阅Simulink Design Verifier 分析基础知识。

  2. 配置模型设置并运行分析：指定模型设置并执行与您的分析需求相关的分析。

    1. 为分析选择最大分析时间、覆盖率模式、运行时误差模式、策略和其他配置参数。

    2. 运行分析。

  3. 查看结果：查看生成的结果。

    • 分析完成后，检查 Simulink Design Verifier 突出显示的模型结果。

    • 查看目标状态并定义后续操作。

    • 生成分析报告。

  4. 导出结果：利用从结果中获得的洞察来优化模型或分析设置。

    • 创建用于仿真的框架。

    • 将测试用例导出到 Simulink Test™。

有关详细信息，请参阅Simulink Design Verifier 分析基础知识。

在基于模型的设计中使用 Simulink Design Verifier

下图显示了 Simulink Design Verifier 在验证和确认工作流各个阶段的功能。

Simulink Design Verifier in model-based workflow.

使用 Simulink Design Verifier，您可以：

  • 识别隐藏的设计错误，例如整数溢出或除以零，并生成反例来调试非预期功能。您还可以对模型对象进行申述或将模型对象排除在分析之外。

  • 使用 Requirements Toolbox™ 根据需求验证模型。

  • 通过生成满足模型覆盖率目标的测试用例来实现模型覆盖率 (Simulink Coverage)。

  • 通过为 Embedded Coder® 生成的代码生成测试用例来执行代码覆盖率 (Embedded Coder)分析。

  • 扩展现有测试用例并实现缺失覆盖率。

  • 将测试用例与 Simulink Test 相集成，以执行基线和等效性测试。

  • 通过 IEC Certification Kit (for IEC 61508 and ISO 26262) 和 DO Qualification Kit (for DO-178) 支持行业标准。

Simulink Design Verifier 还通过 IEC Certification Kit (for IEC 61508 and ISO 26262) 以及 DO Qualification Kit (for DO-178) 支持行业标准合规性。

另请参阅

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