信息-物理融合系统动态行为模型构建方法

信息-物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)特有的计算、通信、控制的联合动态性,计算与物理的多尺度融合性,系统环境及状态的时空交互性以及系统动态行为的非确定性,不但使面向CPS的模型驱动设计与验证方法在CPS系统设计中更为重要,而且也向其提出了新的技术挑战.论文在结合典型实例分析CPS系统特征及其模型构建具体挑战的基础上,研究并总结了CPS动态行为建模的主要方法:一体化建模方法从CPS系统层面描述计算过程与物理过程的交互与融合;时空交互建模方法关注CPS系统行为与时间及空间关系的语义表示;功能和实现兼容建模方法侧重刻画CPS系统的逻辑设计和物理实现的映射与支撑;而集成建模方法则重点解决多异构模型的交互方式与语义的一致表达.论文基于多异构实体的CPS系统建模框架,提出了一种CPS系统结构与动态行为的协同建模方法,并用CPS-ADL对其进行了实现和验证.     

基于SHML的CPS行为建模及仿真

信息物理融合系统（cyber-physical systems，简称CPS）是深度融合了计算进程和物理进程的统一体，是集计算、通信与控制于一体的下一代智能系统，具有广阔的应用前景.CPS的行为具有混成性、随机性等特征，建模及仿真CPS的动态行为对于开发高质量的CPS系统至关重要.但是目前缺乏面向CPS的领域建模方法及建模CPS的领域建模语言，也迫切需要支持仿真CPS领域模型的仿真工具.针对以上问题，提出一种面向CPS领域的随机混成建模语言（stochastic hybrid modeling language，简称SHML）以支持建模CPS系统的行为.首先，根据CPS的领域特征定义了SHML的元模型作为其抽象语法，并定义了SHML的具体语法和操作语义；其次，基于GEMOC框架实现了SHML的可视化建模工具.此外，集成GEMOC的序列化执行引擎和Scilab的连续行为仿真引擎，实现仿真CPS的混成行为.提出了一种面向CPS领域的建模及仿真方法，设计并实现了一个集成的面向CPS行为的建模与仿真平台，为CPS的建模及仿真提供了一种有效的方法及工具支撑.     

基于事件驱动CPS体系架构的层级模型

为了提高信息物理融合系统(CPS)的灵活性,提出CPS体系架构的层级模型。阐述CPS系统的本质和特性,描述事件驱动在CPS系统中的实现过程,以CPS系统中的模块化功能为个体,设计CPS系统的层级结构。以事件为基础,构建实现CPS系统层级模型的语义模式。实际应用结果表明,该模型结构清晰、灵活性高,且便于应用理解。     

一种信息物理融合系统行为预测模型

信息物理融合系统(CPS)是一类集成了计算系统、通信网络、传感器网络、控制系统和物理系统的新型互联系统。由于CPS内部异构单元之间的通讯、协同和交互的形式错综复杂,目前尚无统一的模型进行描述和分析,因此对其行为的建模和预测是一个难点问题。首先以混杂系统、模糊集理论和人因学方法为基础,提出一种模糊时间混合Petri网,随后通过对一类典型CPS的行为进行建模和分析,实现了CPS动态行为和状态迁移的预测,最后以仿真数据验证了模型的有效性。该模型可用于分析CPS中的物理世界连续状态和信息世界离散事件之间的联系和交互,有助于研究CPS中的不确定性问题和系统组成单元之间的异步并发关系,为CPS的行为预测、状态评估和实时控制提供了有效方法。     

混成时空Petri网的CPS实时事件模型

在分析网络物理系统（ CPS）特点的基础上,提出了一种新的CPS体系结构,并对事件进行形式化定义。提出了一种新的CPS物理实体的形式化建模方法。在Petri网的基础上引入时空因素和连续变量,构造了混成时空Petri网（ HSPN）模型,使其不仅能够描述物理实体逻辑和时间层次的行为,而且能够描述物理实体位置变迁所引起的状态变化。将其应用于实时事件CPS模型设计,以医疗控制系统为例,分析建模方法的可行性。     

面向CPS时空性质验证的混成AADL建模与模型转换方法

随着信息物理融合系统CPS （Cyber Physical System）研究的深入,CPS的安全性问题越来越受到人们的广泛关注,如何验证CPS时空不一致的安全性问题已经成为研究热点.本文针对该问题提出了面向CPS时空性质验证的混成AADL （Architecture Analysis&Design Language）建模与模型转换方法.首先,扩展AADL行为附件的时空描述能力,提出混成AADL （Hybrid Architecture Analysis&Design Language）,用于建模CPS的时空性质;其次,在进程代数中引入微分方程以及位置描述提出HP-TCSP,能够验证CPS的时空性质;再次,通过模型转换将混成AADL转换为HP-TCSP,从而可以将混成AADL描述的CPS模型在HP-TCSP中进行时空一致性验证;最后通过一个飞机避撞系统实例,验证该方法的有效性.     

基于扩展DPN的CPS混成行为时效建模与综合评估

信息物理融合系统行为是一种由离散计算过程与连续物理动态过程深度融合并紧密交互的混成行为.在CPS设计早期对信息系统实体的信息实体的关键监控参数、实时指标,以及物理系统设施的连续行为规律进行综合评估,是这类系统进一步设计与实现的基础.基于扩展DPN语义,以某智能车CPS系统自主行进紧急避障过程为研究对象,建立了其信息物理混成行为的Petri网模型,以融合并集中体现各关键参数和指标的时序协作效应;通过对该模型的仿真运行,实现了CPS行为的在线观测与综合评估.该方法为CPS子系统关键设计指标的综合合理性评估及其组合设计提供了一种解决途径.     

一种面向CPS软件的可信性评估框架

信息物理融合系统(Cyber Physical System,CPS)是一种新型复杂的网络化嵌入式系统,在CPS中存在多种软件通过网络进行交互,如何确保软件及其交互可信性是开发高可信CPS的基础.针对这一问题,提出一种面向CPS软件的可信性评估框架,该框架包括两个模型:可信性指标模型和可信性评估模型.可信性指标模型通过分析用户需求得到,而可信性评估模型则利用建立的可信性指标模型评估CPS软件及其交互的可信性.最后给出的实例分析,说明了提出框架的有效性.     

基于对象时空Petri网的CPS建模与仿真

信息物理融合系统（CPS）是一个融合了计算、控制、通信和物理元素的分布式实时反馈系统,但传统的建模方法无法满足CPS对时空性能要求较高的情况。为此,提出结合对象特征的对象时空Petri网（DS-OPN）建模方法。首先,将面向对象封装技术、时空元素融入Petri网中,设计空间和时间描述规则,将相同对象下的场景元素封装到同一对象子网系统模型中。其次,定义聚合规则,聚合各个子网模型,使这些模型能够描述CPS物理拓扑环境中的对象变化过程。最后,以交通CPS为例,建模和仿真分析自主控制超车系统的动态行为;同时,建立模型的可覆盖性树和关联矩阵分析验证模型的可达性、安全性等性质。实验结果显示,DS-OPN建模方法建立的模型对系统流程的逻辑结构表现清晰,对时空因素的计算准确,在实时性和安全性上能满足CPS的要求,验证了该建模方法的有效性和安全性。     

信息物理融合系统的时间需求一致性分析

信息物理融合系统(cyber-physical system,简称CPS)蕴藏着巨大的潜在应用价值.时间在CPS中起到非常重要的作用,应该在需求早期阶段明确.提出了一个基于逻辑时钟的CPS时间需求一致性分析框架.首先,构建了CPS软件的时间需求概念模型,提供时间需求和功能需求的基本概念,并给出了概念模型的形式化语义;然后,在模型制导下,从CPS的交互环境特性和约束中提取出其软件时间需求规约.基于形式化语义,定义了时间需求规约的一致性特性.为了支持形式化验证,将时间需求规约转换成NuSMV模型,用CTL公式表述要检测的特性,并使用NuSMV工具实施了一致性检测.     

锅炉—汽轮机系统的逆系统控制方法

针对非线性锅炉－汽轮机系统各变量间所存在的严重非线性强耦合特征,提出了对其控制的逆系统解耦控制方法,仿真结果表明,采用逆系统控制方法设计的锅炉－汽轮机系统,可在全负荷范围内克服其非线性和严重耦合性,优于其它基于局部工作点所设计的Hx等控制方法。     

应用型本科实验实践教学体系的研究

针对广东培正学院实验实践教学的现状,提出应用型本科实验实践教学体系应由目标体系、内容体系、条件体系、管理体系及评价体系5个子体系构成,详细分析每个子体系的主要内容,形成广东培正学院涵盖基本技能训练、专业综合技能实训、独立实验(实训)和社会实践4大模块组成的应用型实验实践教学体系。     

嵌入式系统定义探讨

对目前国内流行的嵌入式系统定义提出质疑,认为嵌入式系统不是"专用计算机系统",嵌入式系统不只"以计算机技术为基础".从嵌入式系统的发展起源、体系结构、功能特点、知识技术体系等方面进行了分析论证,从而进一步完善了嵌入式系统的定义.     

复杂自组织系统的研究综述

自组织系统是一类复杂系统,它通常驻留在开放的环境中,并且可以根据外部环境和内部状态的变化,通过系统成分之间的自主交互,对系统进行动态调整,从而更好地满足设计目标。近年来,随着计算机技术和Internet的不断发展,越来越多的计算机系统呈现出自组织的特征,有关自组织系统方面的研究变得非常活跃,受到学术界和工业界的广泛关注和重视。本文在深入分析自组织系统概念和特点的基础上,从理论模型、核心机制、关键技术、支撑平台四个方面对自组织系统的研究现状进行了综述和分析,介绍了其应用,讨论了自组织系统研究面临的问题和挑战,并展望了进一步研究方向。     

THE CONCEPT OF STABILITIES OF GENERAL SYSTEMS

In this paper, the concepts of the stability and uniform stability of input-output systems introduced in Ref. 1 are generalized to the model of general systems. Several equivalent conditions are given. The relation between the concepts and that of continuity of mappings from a topological space into a general topological space is studied. In the last section, some mapping properties of stable systems and uniformly stable systems are studied. Some open questions are posed.     

Distributed and autonomous sensing based on the immune network

A distributed and autonomous sensor network is proposed based on the informational features of the immune network: recognition of nonself by distributed and dynamically interacting units, recognition by a simple comparison with the units themselves, dynamic propagation of activation that would lead to system-level recognition, and memory embedded as stable equilibrium states in the dynamic network. The network is explained by an illustrative example of an eight-coin puzzle: a balance must be used only three times to identify one coin with a different weight from the other seven coins. Our network also uses a dynamic structure network rather than the fixed structures used in neural networks. Simulations show that nonself (the different coin in the eight-coin puzzle, the sensor/process fault in the monitoring example) will be identified by dynamically propagating activation through the network. This work was presented, in part, at the International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, February 18–20, 1996     

某培训中心视频监控及防盗报警系统设计方案

本方案根据培训中心的实际需求,进行安全技术防范系统的设计。本系统包括视频监控及防盗报警两个子系统,两个子系统采用一台多媒体管理主机进行控制。视频监控采用电视墙进行图像矩阵切换,采用硬盘录像。系统可进行报警联动切换图像、报警联动录像、报警电子地图显示等功能。     

微机监控技术 一

本文系统地讲述了以微型计算机为中心的微机监控系统的工作原理、系统组成和应用方面的有关技术。分为监控系统的功能和结构、硬件系统和软件系统三个部分。本文为第一部分。     

股票信息系统的组成与应用

对中国股票市场的信息系统做了一个总体概括和介绍。将整个股票信息系统分解为券商信息系统、交易撮合系统、盘后结算系统以及行情分析和信息发布等四个系统,并详细阐述了各信息系统之间的关系,分别给出各个信息系统的基本设计原理和架构。     

微机监控技术 三

本文系统地讲述了以微型计算机为中心的微机监控系统的工作原理、系统组成和应用方面的有关技术。分为监控系统的功能和结构、硬件系统和软件系统三个部分。本文为第三部分。