信息物理融合系統(tǒng)的形式化建模與分析.pdf

1、信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems，CPS)是一類將物理對象與計算單元通過新型通訊網絡高度集成的復雜設備系統(tǒng)。面對物理對象的系統(tǒng)化集成高靈活性和功能復雜性的發(fā)展趨勢，程序設計也變的更為繁雜，且難以維護。CPS的應運而生能夠合理的處理上述缺陷，它在時間與空間上都跟物理世界融合緊密，對時間特性要求非常高的實時系統(tǒng)，高度耦合連續(xù)事件與離散跳躍間的關系，是在嵌入式系統(tǒng)的基礎上整合新型傳感器技術、智能控制技術等的新興技

2、術，實現(xiàn)人、機、物的緊密融合。
　　 對于傳統(tǒng)實時嵌入式系統(tǒng)功能單一，應用范圍狹窄等問題，信息物理融合系統(tǒng)通過將計算、通信與實物緊密聯(lián)系起來，使物理設備能夠精確控制，讓整個世界都互聯(lián)起來，面對變化無常的應用環(huán)境，實時調節(jié)系統(tǒng)自身的運行狀態(tài)，保證應用系統(tǒng)工作的安全性、實時性以及穩(wěn)定性。
　　 隨著CPS的研究日趨廣泛，對CPS的建模語言及軟件工具也甚為繁雜，關于系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性保障也是重點關注問題。modeliea建模

3、語言忽略了各應用領域模型的內部差異性，將各領域特征封裝與組件內，利用接口方式進行通信，從而實現(xiàn)多領域建模功能，解決了現(xiàn)有的各類建模語言開發(fā)模型應用領域受限的不足，高效的處理建模語言應用于多領域問題。微分邏輯以數學方程為基礎來對信息物理融合系統(tǒng)進行描述，對系統(tǒng)的各屬性規(guī)約并驗證其正確性。通過微分邏輯非常強的推理自動化能力，對系統(tǒng)中的各種性能展開邏輯描述，并利用和其中抉擇邏輯對應的定理去分析系統(tǒng)，簡明精確驗證應用系統(tǒng)，以達到系統(tǒng)的最佳性能。

4、
　　 本文利用微分邏輯分析方法深入對信息物理融合系統(tǒng)的研究，結合信息物理融合系統(tǒng)典型應用列車自動控制系統(tǒng)為例，對微分邏輯方法所建的信息物理融合系統(tǒng)模型進行分析，并驗證該實時系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性。首先將控制系統(tǒng)抽象分離為時間方面模型、通信方面模型、物理方面模型等子方面，分別對其屬性規(guī)約進行建模描述，然后將各子方面模型融合到控制系統(tǒng)結構中，正則組合成一個完整的控制系統(tǒng)模型。最后通過實時推理驗證控制系統(tǒng)的性能，說明邏輯分析方法對信息