Hybrid embedded systems are systems that are characterized by involving discrete as well as continuous dynamics, such as digital software interacting with an analog environment. In the design of such systems, different time models and techniques from different disciplines---mainly computer science and control theory---are usually employed. An isolated consideration of the discrete and continuous parts of a hybrid system already at the beginning of the development process together with imprecisely defined interaction between these parts can lead to inappropriate or incorrect designs. Therefore, this thesis introduces formal, integrated notations and development techniques for hybrid systems which support development processes that postpone this partitioning of a hybrid system to the later development phases.The introduced notations for data-flow and control-flow in hybrid systems precisely define the interaction of discrete and continuous dynamics in a hybrid system. They are visual and modular, and can be used for environment modeling, requirements analysis and specification of hybrid systems. For these notations, the thesis defines refinement techniques as transformations of the hybrid models. The techniques introduced aim at moving from an abstract model based on a dense time scale to a model with more detailed timing constraints that operates in discrete time. They are defined such that they can be used together with methods from numerical mathematics and control theory.Further motivation for the refinement techniques stems from a formalization and classification of the properties required of hybrid systems. The classification reveals that trace inclusion is a suitable refinement notion for most central properties of hybrid systems. Furthermore, the detailed study of the properties and some of their proof methods, as contained in the thesis, fosters a better understanding of hybrid systems by computer scientists and formalizes parallels between computer science and control theory.For all introduced elements of a design methodology for hybrid systems the thesis identifies their position and potential within the development process of hybrid systems.     «

Hybrid embedded systems are systems that are characterized by involving discrete as well as continuous dynamics, such as digital software interacting with an analog environment. In the design of such systems, different time models and techniques from different disciplines---mainly computer science and control theory---are usually employed. An isolated consideration of the discrete and continuous parts of a hybrid system already at the beginning of the development process together with imprecisel...     »

Hybride eingebettete Systeme sind durch die Mischung von diskreter und kontinuierlicher Dynamik gekennzeichnet, wie sie etwa bei digitaler Software in Wechselwirkung mit einer analogen Umgebung vorkommt. Bei dem Entwurf solcher Systeme werden unterschiedliche Zeitmodelle und Techniken aus unterschiedlichen Disziplinen, vor allem aus der Informatik und der Regelungstechnik, eingesetzt. Wenn die diskreten und kontinuierlichen Anteile eines hybriden Systems bereits zu Beginn des Entwicklungsprozesses isoliert betrachtet werden, und wenn zudem die Wechselwirkung dieser Teile nicht präzise definiert ist, so können ungeeignete oder fehlerhafte Entwürfe entstehen. Diese Arbeit führt daher formale, integrierte Notationenund Entwicklungstechniken für hybride Systeme ein, die Entwicklungsprozesse unterstützen in denen eine solche Partitionierung hybrider Systeme erst in späteren Entwicklungsphasen stattfindet. Die eingeführten Notationen für den Daten- und Kontrollfluß inh ybriden Systemen definieren die Wechselwirkung zwischen diskreter und kontinuierlicher Dynamik in solchen Systemen präzise. Sie sind grafisch und modular und können zur Umgebungsmodellierung, zur Anforderungsanalyse und zur Spezifikation hybrider Systeme eingesetzt werden. Für diese Notationen werden in der Arbeit Verfeinerungstechniken zur Transformation hybrider Modelle definiert. Die eingeführten Techniken zielen auf die Migration von einem abstrakten Modell mit zugrundeliegender dichter Zeitachse zu einem Modell mit detaillierten Zeitanforderungen, das zeitdiskret arbeitet. Die Techniken erlauben es, sie zusammen mit Methoden der numerischen Mathematik und der Regelungstechnik anzuwenden. Eine weitere Motivation der Verfeinerungstechniken resultiert aus einer Formalisierung und Klassifikation der von hybriden Systemen geforderten Eigenschaften. Die Klassifikation zeigt, daß Verhaltensinklusion ein geeigneter Verfeinerungsbegriff für die meisten zentralen Eigenschaften hybrider Systeme ist. Darüberhinaus fördert die in dieser Arbeit enthaltene detailierte Analyse der Eigenschaften und einiger ihrer Beweisverfahren ein besserer Verständnis hybrider Systeme durch Informatiker. Sie formalisiert zudem Parallelen zwischen Informatik und Regelungstechnik. Alle in dieser Arbeit eingeführten Elemente einer Entwicklungsmethodik hybrider Systeme werden in den Entwicklungsprozeß hybrider Systeme eingeordnet und ihr Potential wird aufgezeigt.     «

Hybride eingebettete Systeme sind durch die Mischung von diskreter und kontinuierlicher Dynamik gekennzeichnet, wie sie etwa bei digitaler Software in Wechselwirkung mit einer analogen Umgebung vorkommt. Bei dem Entwurf solcher Systeme werden unterschiedliche Zeitmodelle und Techniken aus unterschiedlichen Disziplinen, vor allem aus der Informatik und der Regelungstechnik, eingesetzt. Wenn die diskreten und kontinuierlichen Anteile eines hybriden Systems bereits zu Beginn des Entwicklungsprozess...     »