1.基于實時分層有限狀態(tài)機的計算機數(shù)控系統(tǒng)建模開發(fā)方法，包括領域層和實施層兩大階段，其特征在于包括以下步驟：

(1)多視圖的數(shù)控系統(tǒng)元模型描述策略

數(shù)控系統(tǒng)的特性分為三個視圖，包括數(shù)據(jù)流、系統(tǒng)行為、任務同步，為了降低建模的復雜性，采用多視圖的描述策略，不同的系統(tǒng)特性放置在不同的視圖里；

(2)基于端口的數(shù)據(jù)流描述

依據(jù)步驟(1)，對元模型數(shù)據(jù)流進行元建模，數(shù)據(jù)流用來描述數(shù)據(jù)在各個功能模塊之間的流向，從而體現(xiàn)模塊與模塊之間的交互關系；采用基于端口的數(shù)據(jù)流描述策略，每個功能模塊包含若干數(shù)據(jù)端口，端口類型包括輸入端口和輸出端口；一個模塊的輸出端口連接另一個模塊的輸入端口，表明功能模塊的執(zhí)行順序；

(3)數(shù)控系統(tǒng)動態(tài)行為分析

依據(jù)步驟(1)，對元模型的動態(tài)行為進行分析，數(shù)控系統(tǒng)包括五個主要狀態(tài)，分別是空閑狀態(tài)、配置狀態(tài)、運動狀態(tài)、錯誤報警狀態(tài)和急停狀態(tài)；首先系統(tǒng)啟動，經(jīng)過初始化階段，進入空閑狀態(tài)，配置請求和運動請求事件可以使系統(tǒng)分別進入配置狀態(tài)和運動狀態(tài)；進入運動狀態(tài)之后首先進行軸組檢查，然后啟動相關的運動軸，軸組就緒，開始判斷運動模式，從而進入不同的子運動狀態(tài)，主要有自動加工狀態(tài)、手動加工運動狀態(tài)和手輪運動狀態(tài)以及回零運動狀態(tài)，自動加工狀態(tài)和手動加工狀態(tài)可以通過暫停事件使系統(tǒng)進入暫停狀態(tài)；如果運動完成，則重新回到空閑狀態(tài)，如果遇到錯誤，則進入錯誤報警狀態(tài)，如果遇到急停事件，則進入急停狀態(tài)，也可以解除急停重新進入運動狀態(tài)；

(4)行為元建模

依據(jù)步驟(3)，采用實時分層有限狀態(tài)機進行數(shù)控系統(tǒng)行為元建模，數(shù)控系統(tǒng)的核心任務為時間和事件并存的復雜混合任務集，連續(xù)加工中的插補、位置控制均具有強實時周期性特點，I/O監(jiān)控為弱實時周期性任務，單純使用狀態(tài)機或分層有限狀態(tài)機僅僅能描述事情驅動的任務切換狀態(tài)遷移，但對于復雜混合任務描述無能為力；提出采用實時分層有限狀態(tài)機，在分層有限狀態(tài)機(HSM)的基礎上，增加了時間屬性參數(shù)；

(5)完成元建模后，經(jīng)過元模型解釋器形成計算機數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)工具；

(6)依據(jù)步驟(5)所生成的計算機數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)工具，針對特定硬件平臺構建數(shù)控系統(tǒng)模型，并配置模型屬性，數(shù)控系統(tǒng)模型為車床數(shù)控系統(tǒng)、銑床數(shù)控系統(tǒng)，步驟(1)至步驟(6)為模型層；

(7)進行數(shù)控系統(tǒng)構件庫的開發(fā)和完善，實施計算機數(shù)控系統(tǒng)四級任務調度算法，實施模型轉換和源代碼自動生成算法；

(8)依據(jù)步驟(6)和(7)，將模型導入MATLAB和UPPAAL工具分別進行功能驗證和實時性能驗證；

(9)依據(jù)步驟(7)和(8)，驗證無誤的模型進行源代碼自動生成，依據(jù)映射規(guī)則庫，對應相應的代碼庫和構件庫，進行數(shù)控系統(tǒng)源代碼粘合和構件匹配；

(10)依據(jù)步驟(9)，編譯連接源代碼，生成可執(zhí)行的數(shù)控系統(tǒng)軟件，步驟(7)至(10)為實施層。