เครื่องสถานะจำกัดเสมือน (Virtual Finite-State MachineหรือVFSM ) คือเครื่องสถานะจำกัด (Finite-State Machineหรือ FSM) ที่ถูกกำหนดขึ้นในสภาพแวดล้อมเสมือนแนวคิดของ VFSM นำเสนอ วิธี การกำหนด คุณสมบัติทางซอฟต์แวร์ เพื่ออธิบายพฤติกรรมของระบบควบคุมโดยใช้ชื่อที่กำหนดให้กับคุณสมบัติการควบคุมอินพุตและการกระทำเอาต์พุต

วิธีการ VFSM นำเสนอแบบจำลองการดำเนินการและอำนวยความสะดวกให้กับแนวคิดของข้อกำหนดที่สามารถนำไปปฏิบัติได้ เทคโนโลยีนี้ส่วนใหญ่ใช้ใน งาน ควบคุมเครื่องจักรที่ ซับซ้อน งาน เครื่องมือวัดและงาน โทรคมนาคม

การนำเครื่องสถานะไปใช้จำเป็นต้องสร้างเงื่อนไขเชิงตรรกะ (เงื่อนไขการเปลี่ยนสถานะและเงื่อนไขการกระทำ) ในสภาพแวดล้อมฮาร์ดแวร์ ซึ่งเป็นที่มาของการใช้งานเครื่องสถานะในตอนแรกนั้น เป็นเรื่องง่าย เพราะสัญญาณทั้งหมดเป็นค่าบูลีน ในทางตรงกันข้าม เครื่องสถานะที่กำหนดและนำไปใช้ในซอฟต์แวร์นั้นต้องการเงื่อนไขเชิงตรรกะที่ มีค่าหลายค่าใน ตัวมันเอง

• อุณหภูมิอาจต่ำ ปานกลาง หรือสูง
• คำสั่งอาจมีค่าได้หลายค่า ได้แก่ Init, Start, Stop, Break, Continue
• ในระบบควบคุมแบบลำดับชั้นเครื่องสถานะย่อยสามารถมีสถานะได้หลายสถานะ ซึ่งใช้เป็นเงื่อนไขของเครื่องสถานะหลัก

นอกจากนี้ สัญญาณอินพุตอาจไม่ทราบค่าเนื่องจากข้อผิดพลาดหรือความผิดปกติ ซึ่งหมายความว่าแม้แต่สัญญาณอินพุตดิจิทัล (ซึ่งถือว่าเป็นค่าบูลีนแบบคลาสสิก) ก็มีค่าเพียง 3 ค่า ได้แก่ ต่ำ สูง และไม่ทราบค่า

พีชคณิตเชิงตรรกะเชิงบวกแก้ปัญหานี้ผ่านการจำลองเสมือนโดยการสร้างสภาพแวดล้อมเสมือนที่อนุญาตให้กำหนดสถานะของเครื่องสำหรับซอฟต์แวร์โดยใช้ตัวแปรหลายค่า

ตัวแปรสถานะในสภาพแวดล้อม VFSM อาจมีค่าตั้งแต่หนึ่งค่าขึ้นไปซึ่งมีความสำคัญต่อการควบคุมในกรณีเช่นนี้ ตัวแปรนั้นจะเป็นตัวแปรอินพุต ค่าเหล่านั้นคือคุณสมบัติการควบคุมของตัวแปรนี้ คุณสมบัติการควบคุมไม่จำเป็นต้องเป็นค่าข้อมูลที่เฉพาะเจาะจง แต่เป็นสถานะ บางอย่าง ของตัวแปร ตัวอย่างเช่น ตัวแปรดิจิทัลอาจมีคุณสมบัติการควบคุมสามอย่าง ได้แก่ จริง เท็จ และไม่ทราบ ตามค่าบูลีนที่เป็นไปได้ ตัวแปรอินพุตเชิงตัวเลข (อนาล็อก) มีคุณสมบัติการควบคุม เช่น ต่ำ สูง โอเค ไม่ดี ไม่ทราบ ตามช่วงค่าที่ต้องการ ตัวจับเวลาอาจมีสถานะ OVER (หมดเวลา) เป็นค่าการควบคุมที่สำคัญที่สุด ส่วนค่าอื่นๆ อาจเป็น หยุด หรือ กำลังทำงาน

ตัวแปรสถานะอื่นๆในสภาพแวดล้อม VFSM อาจถูกกระตุ้นด้วยการกระทำต่างๆ ซึ่งในกรณีดังกล่าว ตัวแปรนั้นจะเป็นตัวแปรเอาต์พุต ตัวอย่างเช่น เอาต์พุตดิจิทัลมีสองการกระทำ คือ จริง (True) และ เท็จ (False) ตัวแปรเอาต์พุตตัวเลข (อนาล็อก) มีการกระทำ คือ ตั้งค่า (Set) ตัวจับเวลาซึ่งเป็นทั้งตัวแปรอินพุตและเอาต์พุต สามารถถูกกระตุ้นด้วยการกระทำต่างๆ เช่น เริ่ม (Start) หยุด (Stop) หรือ รีเซ็ต (Reset)

สภาพแวดล้อมเสมือน (Virtual environment) คือลักษณะของสภาพแวดล้อมการทำงาน (Runtime environment)ที่เครื่องเสมือน (Virtual machine)ทำงานอยู่ โดยถูกกำหนดด้วยชุดชื่อสามชุดดังนี้:

• ชื่ออินพุตแสดงถึงคุณสมบัติการควบคุมของตัวแปรทั้งหมดที่มีอยู่
• ชื่อเอาต์พุตแสดงถึงการกระทำที่สามารถทำได้กับตัวแปรต่างๆ
• ชื่อรัฐตามที่กำหนดไว้สำหรับแต่ละรัฐของสหพันธรัฐไมโครนีเซีย (FSM)

ชื่ออินพุตสร้างเงื่อนไขเสมือนเพื่อทำการเปลี่ยนสถานะหรือการกระทำอินพุต เงื่อนไขเสมือนเหล่านี้สร้างขึ้นโดยใช้พีชคณิตตรรกะเชิงบวก ชื่อเอาต์พุตกระตุ้นการกระทำต่างๆ ได้แก่การกระทำเข้า การกระทำออกการกระทำอินพุต หรือการกระทำเปลี่ยนสถานะ

กฎในการสร้างสภาวะเสมือนจริงมีดังนี้:

สถานะของอินพุตจะถูกอธิบายโดยชื่ออินพุต ซึ่งสร้างเป็นเซต :

• อินพุต A:Anames = {A1, A2, A3}
• อินพุต B:Bnames = {B1, B2}
• อินพุต C:Cnames = {C1, C2, C3, C4, C5}

เป็นต้น

อินพุตเสมือนVIคือชุดขององค์ประกอบชื่ออินพุตที่ไม่ซ้ำกัน โดยจะVIมีองค์ประกอบalways: อยู่เสมอ

VI = { เสมอ } VI = { always , A1 } VI = { always , A1 , B2 , C4 } 

&การดำเนินการ (AND) คือชุดของชื่ออินพุต:

A1 & B3 & C2 =>{A1, B3, C2}

|การดำเนินการ (OR) คือตารางของชุดชื่ออินพุต:

A1 | B3 | C2 =>${\displaystyle {\begin{bmatrix}\{&A1&\}\\\{&B3&\}\\\{&C2&\}\\\end{bmatrix}}}$

~(ส่วนเติมเต็ม) คือส่วนเติมเต็มของชุดชื่ออินพุต:

~ A2 ={A1, A3}

นิพจน์ตรรกะคือตาราง OR ของเซต AND ( รูปแบบปกติแบบแยกส่วน ):

A1 & B3 | A1 & B2 & C4 | C2 =>${\displaystyle {\begin{bmatrix}\{&A1&B3&\}\\\{&A1&B2&C4&\}\\\{&C2&\}\\\end{bmatrix}}}$

นิพจน์ตรรกะใช้สำหรับแสดงฟังก์ชันตรรกะใดๆ

ค่าตรรกะ (จริง เท็จ) ของนิพจน์ตรรกะคำนวณได้จากการทดสอบว่าเซต AND ใดๆ ในตาราง OR เป็นเซตย่อยของ เซต VIOR หรือไม่

สถานะของเอาต์พุตจะถูกอธิบายโดยชื่อเอาต์พุต ซึ่งสร้างเป็นชุดดังนี้:

• เอาต์พุต X:Xnames = {X1, X2}
• เอาต์พุต Y:Ynames = {Y1, Y2, Y3}

เอาต์พุตเสมือนVOคือชุดขององค์ประกอบที่ไม่ซ้ำกันในชื่อเอาต์พุต

ชื่อเสมือนและเอาต์พุตเสมือนที่กรอกโดยชื่อสถานะจะสร้างสภาพแวดล้อมเสมือนVEที่ระบุพฤติกรรมไว้

กลุ่มย่อยของชื่ออินพุตที่กำหนดไว้ทั้งหมด ซึ่งสามารถมีอยู่ได้เฉพาะในสถานการณ์ใดสถานการณ์หนึ่งเท่านั้น เรียกว่า อินพุตเสมือน หรือ อินพุตเสริมVIตัวอย่างเช่น อุณหภูมิอาจเป็น "ต่ำเกินไป" "ดี" หรือ "สูงเกินไป" แม้ว่าจะมีการกำหนดชื่ออินพุตไว้สามชื่อ แต่จะมีเพียงชื่อเดียวเท่านั้นที่สามารถมีอยู่ได้ในสถานการณ์จริง ชื่อนี้จะสร้าง อินพุตเสริมขึ้นVIมา

กลุ่มย่อยของชื่อเอาต์พุตที่กำหนดไว้ทั้งหมด ซึ่งสามารถมีอยู่ได้เฉพาะในสถานการณ์ใดสถานการณ์หนึ่งเท่านั้น เรียกว่า เอาต์พุตเสมือน หรือVOซึ่งถูกสร้างขึ้นโดยการกระทำปัจจุบันของ VFSM

ข้อกำหนดพฤติกรรมถูกสร้างขึ้นโดยตารางสถานะ ซึ่งอธิบายรายละเอียดทั้งหมดของทุกสถานะของ VFSM

ตัวดำเนินการ VFSM จะถูกเรียกใช้งานโดยVIสถานะปัจจุบันของ VFSM โดยพิจารณาจากข้อกำหนดพฤติกรรมของสถานะปัจจุบัน จึงVOจะมีการตั้งค่าขึ้น

รูปที่ 2 แสดงตัวอย่างการใช้งานตัวดำเนินการ VFSM หนึ่งแบบ โดยต้องพิจารณาคุณลักษณะพฤติกรรมทั่วไปตามการใช้งานนี้

ตารางสถานะกำหนดรายละเอียดทั้งหมดของพฤติกรรมของสถานะต่างๆ ใน ​​VFSM โดยประกอบด้วยสามคอลัมน์ คอลัมน์แรกระบุชื่อสถานะ คอลัมน์ที่สองแสดงรายการเงื่อนไขเสมือนที่สร้างขึ้นจากชื่ออินพุตโดยใช้พีชคณิตตรรกะเชิงบวก และคอลัมน์ที่สามประกอบด้วยชื่อเอาต์พุต:

โปรดอ่านตารางดังต่อไปนี้: สองบรรทัดแรกกำหนดการกระทำขาเข้าและขาออกของสถานะปัจจุบัน บรรทัดถัดไปที่ไม่ระบุสถานะถัดไปแสดงถึงการกระทำขาเข้า สุดท้าย บรรทัดที่ระบุสถานะถัดไปแสดงถึงเงื่อนไขการเปลี่ยนสถานะและการกระทำในการเปลี่ยนสถานะ ทุกช่องเป็นตัวเลือก VFSM แบบผสมผสาน อย่างแท้จริง เป็นไปได้เฉพาะในกรณีที่ใช้การกระทำขาเข้า แต่ไม่มีการกำหนดการเปลี่ยนสถานะ การกระทำในการเปลี่ยนสถานะสามารถแทนที่ได้ด้วยการใช้การกระทำอื่นๆ อย่างเหมาะสม

• StateWORKS : การนำแนวคิด VFSM ไปใช้จริง
• PlayMaker : นำเสนอแนวคิด VFSM ในฐานะวิธีการ "เขียนสคริปต์แบบภาพ" สำหรับเอนจิ้นเกม Unity