Architecture-Centric Design: Modeling and Applications to Control Architecture Generation

Year: 2011
Author: Cabrera, Alvarez; Alberto, Andrés
Supervisor: Tomiyama, T.
Institution: Technische Universiteit Delft
Page(s): 173
ISBN: 978-90-6562-281-5

Abstract

Design activities, including control design, are becoming increasingly difficult due to a corresponding increase in product and product development complexity. Model-based (or driven) engineering, development and design have become common concepts related to modern complex product development practices. However, it is argued here that currently such approaches only remain successful within a domainspecific context. This work has as main contributions the analysis of desirable characteristics and a proposal for a model which can effectively support model-based development in general (i.e., not only within specific domains), coined here as “architecture-centric”. Another contribution of this work is an intensive review (though hardly complete) on existing tools and methods related to the model-based development of control architectures for complex mechatronic systems. Synthesis, analysis, and verification of the proposals are based on the generic case of control (architecture) design, which represents most of the relevant characteristics and problems in current design practices for complex mechatronic products. Besides the main contributions above, the case studies for control architecture generation provide an overview of the control design process, as well as additional insight into the required characteristics of the model and possible methods to effectively implement it and use it in the context of industrial product development. Samenvatting Ontwerp activiteiten, inclusief regelsysteem ontwerp, worden steeds moeilijker door toename van zowel product als product ontwikkeling complexiteit tegelijkertijd. Model gebaseerd (of gedreven) technische ontwikkeling en ontwerp zijn gemeengoed geworden in hedendaagse, complexe product ontwikkelingen. Er kan echter worden gesteld dat dergelijke aanpakken slechts succesvol worden toegepast in domein specifieke context. De voornaamste bijdragen van dit werk zijn een analyse van de gewenste karakteristieken en een voorstel van een model dat effectief model gebaseerde ontwikkeling ondersteund in het algemeen (d.w.z. niet slechts in een domein specifieke context), hier “architectuur-centrisch” genoemd. Een andere bijdrage is een uitvoerig (echter nauwelijks volledig) literatuur onderzoek naar bestaande instrumenten en methodes op het gebied van model gebaseerde ontwikkeling van regelsysteem architecturen van complexe mechatronische systemen. Synthese, analyse en verificatie van de voorstellen zijn gebaseerd op het ontwerpen van regelsystemen(architectuur) in het generieke geval, waarin de meeste van de relevante kenmerken en problemen van de huidige ontwerppraktijk voor complexe mechatronische producten vertegenwoordigd zijn. Naast bovengenoemde bijdragen geven de case studies, waarin regelsysteem architecturen zijn gegenereerd, een overzicht van het regelsysteem ontwerpproces. Daarnaast geven de case studies verbredende inzichten in de benodigde model eigenschappen en mogelijke methodes voor effectieve implementatie en toepassing in een industriële productontwikkeling context.

Keywords: design method, architecture, mechatronics, control, methods, model-based, design model