对工业机器人、数控机床等这类复杂的工业控制系统来说,它们在实时性、并行性和多点协作性等方面的要求较高,因此设计并实现准确高效的控制软件非常重要。而在实时控制软件设计及开发过程中,将同时带有控制功能与非功能性规约的设计模型完整如实地转换成目标平台中可执行的实现模型是极其关键的问题。设计模型与实现模型是两类具有不同表达形式的模型。实现模型不但要正确实现设计模型中的功能性的控制算法与控制律,还要准确识别设计模型中众多非功能性的语义约束并加以保持,例如时序语义、协作行为语义等。因此,实现模型能够保持设计模型中的功能的完整性和规约的一致性尤为重要。此外,工业实时控制软件的开发有其特殊性,它以多任务并行执行为主要运行机制。设计开发过程主要集中于各种交互行为的具体建模,对行为的时序具有严格的要求,其语义体系也更具体和复杂。因此在使用模型驱动方法进行该领域的软件开发时,要想获得更有效的源模型,就要增加源模型的独立性和抽象程度,而要想获得更实用的目标模型,就要增加目标模型的平台相关性和具体程度,结果就更扩大了两者在语义上的差距。所以需要更有效的模型转换方法来实现转换中的正确性、完整性以及语义的一致性。现有的研究主要对不同抽象层次模型之间具体的模型映射实现技术而展开,而且大多集中于模型的框架结构映射而非具体行为的映射,因此无法支持实时控制领域的具体行为建模和转换,更难以满足语义一致性保持的要求。目前的模型转换方法存在着以下不足：1)由源模型直接转换为目标模型的语义跨度过大,容易形成较大的语义分歧；2)不支持具体的行为模型建模及转换,缺乏精确的语义定义；3)不支持时序与功能同步的建模与转换,无法保证语义映射的完整性；4)无法直接生成工业实时控制软件运行平台所需的目标模型代码,无法保证模型转换过程中的语义一致性。因而难以满足模型驱动的实时控制软件开发中从平台无关源模型到平台相关目标模型的转换要求。本文对模型驱动的实时控制软件开发方法中的模型转换问题展开研究,目标是提出一种适用于该领域特点的模型转换方法,以有效解决在模型转换过程中语义一致性保持问题。该方法构建具有本体语义知识库支持的实时语义模型作为中间模型进行源模型与目标模型之间的模型转换,从而为模型转换过程中的语义一致性保持问题提出了一个有效的解决方法。本文的主要工作包括以下3个方面：第一、提出实时语义模型及基于实时语义模型的模型转换方法：构建实时语义模型作为源模型与目标模型之间的中间层,实时语义模型不同于图元表达方式的源模型,它采用元语描述模型代码,与平台无关；实时语义模型又是目标模型的抽象形式,它用本体语言描述模型所对应的语义体系,该语义体系的定义、规则、特别是时序和资源由目标模型直接提炼得到；模型转换包括源模型-语义模型转换及语义模型-目标模型转换两部分,前者完成基于共享本体语义的定义、规则和时序语义映射,后者实现结构及类型等形式映射和资源语义映射,这样保证了模型转换过程中语义的完整性和一致性。第二、构建基于实时语义模型的多任务交互语义本体框架：通过对对象、行为、算法、控制的本体识别和演绎,建立实时系统的本体知识体系,并在此基础上给出实时语义模型的多任务交互本体应用框架；分别给出对象、行为和算法本体概念的描述和相应语义模型的元语定义,重点对行为进行了分解提炼,并提出一种“对象相关”的行为模型分类方法；通过进程的前缀表示法和顺序算子实现实时语义模型中时序语义的表达。第三、实现基于实时语义模型的模型映射和语义一致性保持方法：归纳从图元源模型到实时语义模型的映射原理,给出基于本体的实时规则的静态语义一致性保持方法,采用事件结构在行为映射过程中保持时序语义；归纳从实时语义模型到特定平台语言模型的映射原理,实现类型映射、结构映射及资源的语义一致性,并给出了语义模型到iRMX目标语言模型的映射方式。
