离散事件系统规范DEVS研究

离散事件系统是一类常见的系统，如何对这类系统进行描述与建模是离散事件系统仿真研究的核心内容。离散事件系统规范DEVS是一种离散事件系统形式化描述方法，它具有层次化和模块化的特点，利用该方法可对复杂的离散事件系统进行建模、设计、分析和仿真。该文详细介绍了DEVS基本模型和耦合模型，给出了DEVS在耦合运算下的封闭性构造证明，并提出了一种具有嵌套层次结构的DEVS耦合模型实现算法，该算法对基于DEVS描述的离散事件系统的仿真实现具有一定参考价值。     

离散事件系统基于混合状态法的数据分析

本文在离散事件动态系统混合状态建模的基础上，对系统的积分方程模型进行了数值求解，讨论了数据解法的稳定性与收敛性。最后给出一个数值计算的实例，并对数值结果进行了仿真验证。     

离散系统仿真技术在装备作战仿真中的应用

装备作战仿真系统是一个复杂的交互型混合动态系统,该文描述了一种基于离散事件系统仿真技术,即通过确定离散系统仿真的基本要素：随机离散事件、仿真时钟及其推进方式、未来时间表、随机数发生器等,并增加对连续系统的等技术,来实现装备作战仿真中连续及离散随机事件的仿真。通过试验,仿真效果满足需求,其成果对从事作战模拟开发研究工作者具有一定的借鉴作用。     

离散事件系统基于混合状态法的性能分析*

本文在离散事件动态系统混合状态建模的基础上，对系统的积分方程模型进行了数值求解，讨论了数值解法的稳定性与收敛性，最后给出了一个数值计算的实例．并对数值结果进行了仿真验证．     

一种基于Modelica语言的混合系统DEVS模型架构

Modelica语言采用微分方程描述系统,此外它还具备面向对象编程语言的特性,因此它不仅适用于连续系统的建模,还支持离散系统的模型架构。因此,可以将Modelica作为一种混合系统的建模语言。提出了一个Modelica语言描述的DEVS（Discrete E Vent System specification离散事件系统规范）模型架构,并通过对模型的编译过程产生C＋＋代码,获取了同时描述连续系统和离散系统建模的能力。最后给出了用Modelica语言描述的一个飞机导航控制连续一离散仿真系统的例子。     

Ptolemy离散事件模型形式化验证方法

Ptolemy是一个广泛应用于信息物理融合系统的建模和仿真工具包,主要通过仿真的方式保证所建模型的正确性.形式化方法是保证系统正确性的重要方法之一.本文提出了一种基于形式模型转换的方法来验证离散事件模型的正确性.离散事件模型根据不同事件的时间戳触发组件,时间自动机模型能够表达这个特征,因此选用Uppaal作为验证工具.首先定义了离散事件模型的形式语义,其次设计了一组从离散事件模型到时间自动机的映射规则.然后在Ptolemy环境中实现了一个插件,可以自动将离散事件模型转换为时间自动机模型,并通过调用Uppaal验证内核完成验证.最后以一个交通信号灯控制系统为例进行了成功的转换和验证,实验结果证实了该方法能够验证Ptolemy离散事件模型的正确性.     

新型DEDS仿真软件体系结构研究

本文针对系统DEDS(Discrete Event Dynamic System)离散事件动态系统计算机仿真工具使用复杂,系统可重用性差的缺点,提出了一种新型DEDS仿真软件体系结构,该仿真软件体系架构具有可扩展、开放性。基于COM(Component Object Model)模型组件技术开发了离散事件动态系统计算机仿真工具,实现了类似Simulink的系统仿真系统组态。该仿真工具已经在某炼钢连铸离散事件动态系统中得到了实际运用。     

基于改进谓词/变迁网的飞行方式指示器模型研究

为实现空客320飞行仿真中的飞行方式指示器(Flight Mode Annunciator, FMA)仿真,面向离散事件系统,提出一种基于二阶谓词/变迁网的建模方法,并对FMA建模及仿真验证。分析FMA系统功能特点,确定其可用谓词/变迁网建模,但FMA每当飞行方式改变时附带的白色方框提示使传统谓词/变迁网模型繁杂而难以实现。为简化系统模型,在谓词/变迁网的基础上提出继发网,以此为基础定义了适用于离散事件系统的通用型二阶谓词/变迁网,以FMA为例进行了建模及仿真验证。实验结果表明,二阶谓词/变迁网解决了离散事件系统建模时“系统中每一次状态更新都会激活同一个新事件”带来的传统谓词/变迁网模型结构复杂问题,实现了空客320飞行仿真中的FMA仿真。     

基于DEVS/CD++的抢险救灾物资保障仿真建模研究

突发自然灾害条件下的抢险救灾行动是典型的离散事件系统,在分析离散事件系统规范(DEVS)模型描述的基础上,构建了抢险救灾物资保障DEVS仿真模型,分析了仿真实体,设计了仿真流程,给出了耦合模型和主要原子模型结构。并在CD++中对该模型进行了仿真试验,得到了较为合理的仿真结果,为开展抢险救灾应急保障模拟训练奠定了基础。     

基于SystemC的航电系统故障建模仿真方法

面向民用航空维修训练领域,提出一种模块化、层次化的故障行为建模仿真方法。针对航电系统结构复杂、故障种类繁多、信息流难以控制等特点,依据飞机相关手册资料,采用离散事件系统DEVS(Discrete Event System)描述系统的结构和行为,采用电气线性网络ELN(Electrical Linear Networks)计算模型描述系统的电气特性,在System C/System C AMS仿真环境下对系统进行故障仿真。经验证该方法能真实反映正常和故障情况下航电系统电气特性和功能行为,基本满足维修训练仿真要求。     

基于不确定观测下离散事件系统可诊断性的研究

在实际应用系统中,由于传感器故障、传感器限制和网络中的数据包丢失等原因,事件的可观测值变得不确定,使得观测系统行为变得尤为复杂。针对离散事件系统中,同个事件串可能有多个观测值以及不同状态下同个事件观测值也可能不同的问题,提出一种不确定观测下故障诊断验证的方法。首先对不确定观测的离散事件系统的可诊断性进行形式化,然后构建出用于上述故障诊断验证的验证器;基于验证器提出了系统基于不确定观测下可诊断的充要条件及验证算法;最后,实例说明不确定观测下故障诊断验证算法的应用。与现有研究相比,提出的方法对故障事件的观测值没有约束,可以为0个或多个观测值,使此方法应用的场景更为广泛。     

求解仿真优化问题的知识型启发式搜索方法

仿真优化研究基于仿真的目标优化问题,已经成为系统仿真和运筹学等领域共同关注的热点和前沿课题.针对离散事件动态系统仿真优化中的难点问题,提出了一种全新的知识型启发式搜索方法.采用知识模型和启发式搜索模型相结合的集成建模思路,以启发式搜索模型为基础,同时突出知识模型的作用,将启发式搜索模型和知识模型进行优化组合、优势互补,以提高启发式搜索技术的效率.基于期望值模型的数值仿真,验证了方法的可行性和有效性.仿真结果表明,无论是求解质量还是求解速度,都优于其它几种现有方法.研究结果表明,将知识模型合理地嵌入到现有启发式搜索方法中,可以有效地解决复杂的仿真优化问题.     

不完备离散事件系统的可诊断性

在离散事件系统的建模过程中,由于系统行为的复杂,存在物理系统向逻辑系统映射的不完全性,因此产生了不完备模型的概念.提出在模型不完备的前提下,判断模型可诊断性的方法.提出可诊断性的在线判定方法,同时将不完备的行为加入模型,使模型完备.用经典的双树方法判断离线可诊断性,根据观测序列的时序及语言的前缀判断并处理不完备行为.提出判定不完备行为的方法,向模型中添加不完备行为,并根据不完备行为增量地在双树中判定在线可诊断性.通过在线的可诊断性判定,当前系统能够得到在有限观测内唯一判定故障发生与否的结论.该方法适用于具有离散性质的系统.     

Deadlock prevention for flexible manufacturing system

Deadlock must be prevented via the shop controller during the flexible manufacturing system （FMS） performing. Various models have been tried for the analysis and design of shop controller. Petri net is suitable to describe the dynamic behavior of the discrete event system, such as concurrency, conflict and deadlock, however, the verification of the .system behavior needs structure analysis with complex theoretical proof method. Temporal logic model checking has important advantages over traditional theorem prover. It is flatly automatic and can produce possible counter-example which is particularly important in finding subtle error in complex transition systems. In this paper, a new method for the deadlock prevention based on Petri net and Temporal Logic model checking is presented. The specification in the Temporal Logic is expressed according to some result of structure analysis of the Petri net. The model checking is employed to execute the formal verification, which will conduct an exhaustive exploration of all possible behaviors. Finally, an example is presented to demonstrate how the method works.     

Deadlock p revention f or flexible manufacturing system

Deadlock must be prevented via the shop controller during the flexible manufacturing system (FMS) performing. Various models have been tried for the analysis and design of shop controller. Petri net is suitable to describe the dynamic behavior of the discrete event system , such as concurrency , conflict and deadlock , however , the verification of the system behavior needs ructure analysis with complex theoretical proof method. Temporal logic model checking has important advantages over traditional theorem prover. It is fully automatic and can produce possible unter- example which is particularly important in finding subtle error in complex transition systems. In this paper ,a new method for the deadlock prevention based on Petri net and Temporal Logic model checking is presented. The specification in the Temporal Logic is expressed according to some result of structure analysis of the Petri net . The model checking is employed to execute the formal verification ,which will conduct an exhaustive exploration of all possible behaviors. Finally ,an example is presented to demonstrate how the method works.     

Semantics and pragmatics of Real-Time Maude

At present, designers of real-time systems face a dilemma between expressiveness and automatic verification: if they can specify some aspects of their system in some automaton-based formalism, then automatic verification is possible; but more complex system components may be hard or impossible to express in such decidable formalisms. These more complex components may still be simulated; but there is then little support for their formal analysis. The main goal of Real-Time Maude is to provide a way out of this dilemma, while complementing both decision procedures and simulation tools. Real-Time Maude emphasizes ease and generality of specification, including support for distributed real-time object-based systems. Because of its generality, falling outside of decidable system classes, the formal analyses supported—including symbolic simulation, breadth-first search for failures of safety properties, and model checking of time-bounded temporal logic properties—are in general incomplete (although they are complete for discrete time). These analysis techniques have been shown useful in finding subtle bugs of complex systems, clearly outside the scope of current decision procedures. This paper describes both the semantics of Real-Time Maude specifications, and of the formal analyses supported by the tool. It also explains the tool's pragmatics, both in the use of its features, and in its application to concrete examples.     

基于模型的航电系统研发方法研究

为满足航电系统的结构越来越复杂、系统综合化程度越来越高的需要,提出了基于模型的航电系统研发方法.详细介绍了自顶向下的模型化系统设计、自动化系统的实现以及基于模型的系统仿真和测试方法.通过实际项目的应用和验证,基于模型的航电系统研发方法能够有效地加快设计迭代速度,减轻人工编写代码的工作量,提升研发团队的协同开发能力.     

基于STeC-Stateflow转换系统的实时系统仿真与验证方法

物联网以及信息物理融合系统对形式化建模提出了新的挑战, 引入了实时系统规范语言STeC, 为刻画实时系统的时空一致性提供了规范语言。针对STeC语言建立STeC至Stateflow自动转换系统, 提出一种基于STeC至Stateflow转换的仿真及验证方法, 该方法使用STeC语言对实时系统进行形式化建模, 再建立实时监控的Simulink仿真模型, 并使用Checkmate对系统进行安全性验证。通过对京沪高铁运行的实例研究, 表明该方法对高铁运行系统实时仿真的有效性, 并能够验证高铁运行系统的安全性。     

MATRIXx软件在离散事件仿真中的应用研究

MATRIXx是现今控制领域中一个比较实用的工程软件，尤其在结构复杂的大系统仿真中的应用前景更为可观。本文讨论了MATRIXx仿真软件在离散事件系统仿真中的应用方法，并以冷连轧生产过程中的离散事件系统仿真实例，应用MATRIXx软件中的层次化设计思想以及触发机制建立了仿真模型，给出了仿真效果。