信息物理融合系統(tǒng)的物理世界的建模方法.pdf

1、信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-physical systems，CPS)是一個綜合計算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維異構(gòu)智能復(fù)雜系統(tǒng)，具有實(shí)時性、分布式、高可靠性、強(qiáng)安全性、自治性等特征。CPS在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，高度融合物理世界和虛擬網(wǎng)絡(luò)，通過信息感知、計算處理以及決策執(zhí)行，來實(shí)現(xiàn)物理組件自主控制調(diào)節(jié)。
　　CPS物理世界的建模是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是保證物理實(shí)體與網(wǎng)絡(luò)高度融合的前提。目前有關(guān)CPS物理世界建模的主要方法包括:基于組件的建

2、模，面向服務(wù)的建模，基于行為的建模，基于微分動態(tài)邏輯的建模，基于petri網(wǎng)的建模，基于時間動態(tài)自動機(jī)建模等等。這些傳統(tǒng)的建模方法難以滿足實(shí)際的應(yīng)用中CPS異構(gòu)、實(shí)時、自治的需求。CPS系統(tǒng)物理建模的不足導(dǎo)致了CPS系統(tǒng)的固有功能受損，特別是在一些前沿的控制難度高的大規(guī)模系統(tǒng)，如能源工業(yè)自動化、遠(yuǎn)程控制、道路交通以及航天航空領(lǐng)域，物理模型的不足造成的影響和損失更為明顯。
　　因此，鑒于目前的CPS物理世界建模方法無法滿足系統(tǒng)的需求

3、情況，本文的宗旨就是提出一種針對CPS物理世界建模的方法，消除現(xiàn)有的建模方法的不足，提高信息物理融合系統(tǒng)的整體性能。高效的物理世界的建模和仿真，將會對CPS技術(shù)帶來全新的發(fā)展。
　　本文結(jié)合多范式、元建模以及形式化建模對CPS的物理世界進(jìn)行面向方程的多范式建模，將物理世界劃分為不同的層次，在不同的層次進(jìn)行組件抽象，然后用范式來描述物理組件，解決現(xiàn)有的建模方法在連續(xù)和離散建模，以及時空需求方面的不足。最后使用Modelica建模仿真