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。     

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。     

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。     

基于扩展Petri网的汽车CPS建模

信息物理融合系统是将物理世界与信息系统混合的混合系统,包括了设备感知、网络通信、计算与控制设备等多种组件,其系统操作既包括离散又包含连续的过程。针对上述CPS诸多复杂的特性,将以一种以数据驱动事件的扩展Petri网模型对CPS进行建模。首先,对事件的描述引入时间和空间属性;其次,引入条件变迁描述库所令牌的变化情况;最后对装有前撞预警系统的车辆进行Petri网的建模分析。     

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。     

基于增广混合Petri网的CPS事件建模

信息物理融合系统是一类将信息系统和物理系统连接并融合在一起的混合系统,包含了感知、通信、计算与控制等多种技术,其系统操作既包括离散的计算过程,又包括连续的物理过程。针对此特性,提出一种以事件为驱动、以数据为核心的增广混合Petri网模型。首先,CPS具有事件驱动的内在属性,为事件定义1个用于赋予数据值的变量因子,以数据作为事件执行程度的核心;其次在混合Petri网的基础上加入时间和空间属性,以及为变迁的发生引入条件弧概念;最后,通过对自适应巡航控制系统的运行机理进行建模分析,验证了所提出模型的可行性。     

基于面向对象Petri网的煤矿CPS建模

针对煤矿CPS的特点,利用面向对象Petri网对其进行建模.从多Agent系统的角度,建立煤矿CPS的体系架构;建立该体系中各对象内部的子网模型;通过对煤矿CPS的业务流程分析,建立系统对象间的整体模型,描述各对象内部的静态、动态特性以及对象间的交互过程;对所建模型进行系统可靠性分析,分析结果表明,所建立的煤矿CPS模...     

面向文本描述的CPS资源能力知识图谱构建

信息物理融合系统(cyber-physical system, CPS)在社会生活中发挥越来越广泛的作用. CPS资源的按需编排建立在CPS资源的软件定义基础上,软件接口的定义则依赖对CPS资源能力的充分描述.目前, CPS领域内缺少一个能规范表示资源及其能力的知识库和构建该知识库的有效方法.面向CPS资源的文本描述,提出构建CPS资源能力知识图谱并设计一种自底向上的自动构建方法.给定资源,所提方法先从其代码和文档中提取资源能力的文本描述信息,并基于预定义的表示模式生成规范化表示的能力短语.然后,基于动宾结构的关键成分对能力短语进行划分、聚合与抽象,生成不同类型资源的能力层次化抽象描述.最后,构建资源能力知识图谱.面向Home Assistant平台,构建了包含32个资源类别、957个资源能力的知识图谱.图谱构建实验从不同维度对比分析了手工构建和所提方法自动构建的结果.实验表明,所提方法为CPS资源能力知识图谱的自动化构建提供可行途径,有助于减少人工构建工作量,补充CPS领域内资源服务与能力的描述,并提高图谱的知识完备性.     

基于层次Petri网的信息物理融合系统安全博弈建模

随着信息物理融合系统在工业中的广泛应用,系统安全已成为关注的焦点,信息物理融合系统的“物理依赖”和“信息驱动”特点使其面临信息物理双重威胁。为更加有效地进行应对,采取最佳防御策略,建立了基于层次Petri网的信息物理安全分析模型,并给出了描述攻防博弈策略的博弈网模型,进行了安全博弈分析,构建了纳什均衡策略并采用萤火虫群算法进行了求解。最后以防空网络为实例进行了模拟分析,验证了模型的有效性。     

基于Petri网的CPS系统安全量化分析模型

随着信息物理融合系统（CPS）的广泛应用,安全性已成为其研究的核心问题。由于CPS离散计算过程和连续物理世界交织的特性,传统的安全分析方式不能直接适用。通过将博弈理论和Petri网建模方法进行结合,提出一种GHPN方法对CPS系统建立量化的安全分析模型,该模型既能适用CPS离散连续混合结构的模型刻画,又可合理模拟系统攻防双方行为,基于最终生成的模型从系统可靠性、脆弱性、风险后果等方面进行安全分析。通过对飞机空中避撞系统的实例研究,表明该模型和分析方法的有效性。     

基于扩展混成Petri网的CPS无人车系统建模与分析

信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)是一个集计算系统、通信系统、感知系统、控制系统和物理系统于一体的复杂系统,其行为是一种由离散计算过程与连续物理过程深度融合并紧密交互的混成行为。针对这种特性,采用混成Petri网对CPS建模,并在此基础上添加时间约束,即对离散变迁关联一个延迟时间,对连续变迁关联一个激发速率函数,同时引入抑止弧和测试弧的概念以提高Petri网的表达能力,由此提出一种新的模型——扩展混成Petri网模型。然后,对CPS应用中无人驾驶车辆系统的躲避障碍物场景进行建模,将建立的模型按照一定的规则转化为与之对应的Simulink模型,并通过Matlab仿真对系统行为及属性进行分析。     

混合Petri网的流体随机Petri网模型

混合Petri网和流体随机Petri网作为混合系统的建模方法,其内在的建模机制和分析方法不尽相同,而且这两种机制远未发展成熟.分析并建立它们之间相互转换的方法有助于机制本身的发展完善,并利用对方的建模原语和分析方法对系统进行多角度的分析.提出了一阶混合Petri网转换成流体随机Petri网的形式化方法及转换后变迁合并的方法,并给出了转换和合并方法的正确性证明,最后结合实例简要阐述了这两种方法的实现过程.     

基于Petri网的动态访问控制模型

访问控制是保障信息系统安全的一种主要机制,通过限定主体对客体的访问权限,确保对信息资源访问的合法性,达到保证信息的机密性、完整性和可用性的目的。通常,这种机制主要通过静态的访问控制矩阵实现,不随信息系统处理的任务变换而调整。利用Petri网的基本原理,提出了一种适合于信息系统的访问控制模型,随着信息系统的状态变化动态授予访问控制权限,实现对信息系统资源安全的动态保护。     

一种基于扩展Petri网的工作流建模方法

工作流技术是计算机应用领域的一个新的研究热点。将Petri网引入工作流模型是一种常见的建模方法。但是,传统的PN不能直接用于描述比较复杂的工作流模型。本文根据C．A．Ellis定义的信息控制网、W．M．P．vanderAalst定义的工作流网,结合工作流本身的特点,对Petri网进行扩展,提出了一种描述工作流模型的新方法--信息控制Pettri网,并给出其表示工作流模型的正确性定义和验证。     

基于Petri网的信息系统建模及性能分析

采用基于Petri网的信息系统建模技术,对一实际系统进行建模,并利用Petri网严谨的数学分析理论对所建信息系统模型的性能进行了描述和分析。     

一种基于时间Petri网的工作流模型

面向任务流和资源流并行的业务过程,讨论了一类如何通过资源流控制任务流的工作流建模问题.在时间Petri网的基础上提出了一种称作资源/任务网(R/T-net)的工作流概念模型,并给出了基于R/T-net的工作流建模过程.设置在任务模型中的资源依赖和资源期望可以有效地实现资源流对任务流的控制,而其中的资源点火规则和资源路由规则可以灵活地实现资源的协调、同步、分配和传递,因此,比仅用时间属性刻画任务转移的时间Petri网模型更符合诸如办公、制造、物流运输等业务过程.     

生产系统的Petri网模型

本文提出了有消解过程的系统建模方法,并为随机模型建立了逐步精细原则,展示了系统性能分析的实例,探讨了建立外部监控模型的原理,研究了调控模型智能化问题,引入了用智能方法实现理想外部监控器的研究结果。