基于异构模型融合的CPS系统仿真建模方法研究

单一的离散系统仿真或连续系统仿真已无法满足复杂的CPS系统仿真需求。结合CPS一体化模型的3类 实体,对计算实体构建基于事件驱动的离散事件仿真模型(UML模型),对物理实体构建基于动态连续时间坐标的连 续时间仿真模型(Simulink模型),并以刻画计算实体和物理实体的交互接口和行为特征为目的,进行协同仿真,构建 交互实体模型。给出并分析了UM工丫Simulink协同建模的优点,研究并分析了3种不同的模型融合方法,结合无人机 模型,从模型级对CPS一体化模型的融合进行了分析设计。     

面向制造系统的有向图仿真建模方法研究

通过对制造系统虚拟仿真的需求进行分析，提出将“面向对象的分析方法、三维几何模型和仿真机制”统一起来的有向图仿真建模机制，详细讨论了虚拟仿真建模中涉及到的面向对象建模、图形化建模、运动建模和层次化建模等技术。     

基于AOP的时空Petri网的CPS建模

信息-物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)作为一系列物理过程和计算过程的紧密集成,体现为物理世界和信息世界的交互与融合。针对CPS的时空及非功能属性,提出一种面向方面的时空Petri网建模方法,在保证时空一致性的前提下,分离系统中的核心关注点和横切关注点,将横切关注点单独作为方面进行分析,并将构建规则方面重新织入系统。该方法在系统设计阶段可以对不同的非功能属性进行形式化分析,提高了系统的可靠性和可维护性。最后通过实例说明了该方法的可行性。     

面向实时数据的CPS一体化建模方法

信息物理系统（cyber-physical system，简称CPS）是一个在环境感知的基础上整合了物理和计算元素的系统，它可以智能地响应真实世界的动态变化，具有重要而广阔的应用前景.然而，CPS工作在复杂的物理环境中，周围的物理变化会对CPS的行为产生影响.因此，确保CPS在复杂环境中的安全性和可靠性至关重要.提出了一种面向实时数据的一体化建模方法，通过定义一系列的规则，将领域环境模型组合到运行时验证过程中去，从而保证CPS在不确定环境中的安全性和可靠性.该方法首先为环境建立数学模型.然后，设计合并规则将相同系统参数下仅有一个环境影响因子的数学模型合并为相同系统参数下有一个或多个环境影响因子的数学模型.之后，定义转换规则，将数学模型转换为伪代码表示的环境模型.最后，根据组合规则将环境模型组合到运行时监视模型中执行验证.该方法使得监视模型更加完整、准确，当环境发生变化时，通过动态调整参数范围使得CPS中的安全属性在复杂的物理环境中仍然得以满足.将该方法应用到移动机器人避障实验中，对影响电池容量的温度和湿度进行数学建模，然后将环境模型组合到监视模型中去，最终实现在执行任务前可以根据不同的物理环境准确地给出续航时间安全提醒.     

面向生产制造过程的虚拟仿真系统建模研究

传统的仿真建模技术不能满足对复杂生产制造过程进行仿真的要求。通过对生产制造系统结构特点及其运行方式的研究并结合面向对象的设计方法和虚拟仿真技术，给出了面向生产制造过程的三维可视化图形仿零点建模机制及实现方法，该机制将应用在作者自主开发的面向制造过程仿真系统InteVss中。     

面向事实的概念建模方法研究综述

领域概念知识建模是构建信息系统分析的关键技术和任务之一,同时也是知识工程的瓶颈问题,其难点在于如何正确完整地捕捉和验证领域专家的知识。ER和UML等有属性特性的建模方法能够很好地描述领域知识,但却难以让领域专家确认知识的正确性和完整性。面向事实的信息建模(FOM)是一种完全面向自然语言交流的领域概念知识建模方法,是一种理想的概念建模和本体工程辅助工具。简要分析了概念建模过程,比较了不同概念建模方法,介绍了FOM的技术演化过程,从业务规则、动态建模、模型抽象机制、模型转换和工程应用等方面评述了FOM的研究现状和待研究问题。     

建模与仿真服务化研究综述

建模与仿真服务化是提升用户体验, 支撑按需访问建模与仿真能力的有效手段. 本文首先从建模与仿真服务的访问、开发以及运行与管理三个层面对建模与仿真服务化的概念进行辨析; 并从服务的分类、抽象层级、基本元素和状态四个角度对建模与仿真服务的特征进行阐述. 然后从基于网页的仿真、基于面向服务架构 (Service oriented architecture, SOA) 的仿真系统开发和服务化基础设施三个维度对建模与仿真服务化的发展历程进行梳理. 在此基础之上, 分析了基于云的建模与仿真服务化的构建原则、基本架构和应用模式, 并从访问、开发以及运行与管理三个层面给出建模与仿真服务化相关的支撑技术. 最后, 从理论体系、关键技术和新兴技术三个方面给出进一步发展建模与仿真服务化的建议.     

一种三维平台级实体的建模与仿真方法

本文提出了一种基于骨架信息的三维平台级实体的自动化建模与仿真方法。首先介绍了分布交互仿真中的实体建模技术,然后分析了实体骨架信息,提出了基于骨架信息的自动化实体建模方法并给出了骨架信息的建立和表示方法;在此基础上提出了一种基于开放总线的仿真方法,最后对该方法进行了简单分析并给出了结论。     

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.     

面向目标的业务流程重组分析和建模策略

业务流程重组是企业绩效获得巨大改善的关键1,但重组没有固定的模式.面向目标的业务流程重组分析和建模策略通过结合现有的信息系统建模技术,定义企业流程的各类目标及其依赖关系,从而帮助企业发现关键问题之所在并成功实现重组,它可在现有信息系统模型的基础上直接实现,并解决了现有信息系统模型无法反映企业行为因果关系的缺点.     

战术无线通信指挥仿真系统面向对象建模及实现

通信指挥系统在现代战争中起着非常重要的作用,仿真是评估通信指挥系统性能的主要手段。该文针对战术无线通信指挥系统的实际特点,在对系统进行模块划分的基础上,提出了一种用面向对象建模,结合实际的仿真算法和数据库技术,来实现一套操作方便、易于维护、易于升级、功能强大的仿真系统的新方法。针对战术无线通信的典型通信情况,进行了仿真研究,仿真结果为分析评估通信指挥系统的性能提供了有力的证据。     

信息物理融合系统(CPS)研究综述

信息物理融合系统(Cyber-Physical Systcms, CPS)是将计算资源与物理资源紧密结合与协调的产物,它将改变人类与物理世界的交互方式。作为物联网的演进,CPS已经引起了国内外相关科研机构、政府部门和社会的广泛关注。介绍和阐述了CPS的定义、系统结构和特性,重点研究和讨论了CPS的理论技术体系、对计算机科学领域带来的重大挑战以及研究现状,最后展望了CPS的研究动向。     

基于Ptolemy的自适应巡航系统建模与仿真

信息物理融合系统( CPS)是计算、通信与控制技术的融合,汽车自适应巡航控制系统是一种典型的CPS,具有广泛的应用前景。通过建立汽车纵向行驶的数学模型,并基于CPS给出自适应巡航控制系统的结构,设计系统的状态机模型。基于Ptolemy分别设计前车、测量距离和本车的计算模型,构建系统的层次模型,在子模型中采用模态模式对基于时间的模型与状态机模型相结合的混合系统行为进行建模。仿真结果表明,该方法能满足自适应巡航控制系统的要求,保证系统的安全性。     

在线式图形建模与仿真研究

该文提出了一种在线式图形建模思想,研究并实现了一套开放式的图形化建模与仿真软件工具,可用来组建适合于热控及其他系统的图形建模环境,以图符方式构造、修改、显示和测试模型。文中简要介绍了其功能及设计与实现的方法。     

CPS系统物理实体时空一致性建模与分析

CPS作为一个混合系统,是计算系统和物理系统的集中体现,注重计算进程和物理进程行为一致性分析与刻画。传统建模方式只针对物理进程和计算进程进行单一建模,难以满足CPS物理实体状态转移时空一致性的要求,在此基础上提出一种新的建模方法。将CPS时空状态转移融合成一个状态转移实时时空事件,并在时间Petri网基础上引入空间标签,建立时空Petri网模型,利用时空Petri网对物理实体状态转移过程进行分析。最后通过列车控制系统实例进一步分析了时空模型的有效性,从而例证了该方法的可行性。