基于PTIDES的CPS系統(tǒng)建模與應用研究.pdf

1、信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System, CPS)是計算過程與物理過程的深度融合,具有網(wǎng)絡開放性、時空一致性的特點。隨著 CPS在各領域的廣泛應用,系統(tǒng)復雜性逐漸增加,對系統(tǒng)建模提出了挑戰(zhàn)。嵌入式模型PTIDES(Programming Temporally-Integrated Distributed Embedded Systems)為實時、并行、分布式嵌入式系統(tǒng)建模提供框架,該模型繼承了離散事件時間語義,能很好的

2、保證系統(tǒng)執(zhí)行的實時性與并行性。因此,開展基于PTIDES的 CPS系統(tǒng)建模與應用研究,具有非常重要的意義。
　　本文首先概述了信息物理融合系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)建模研究現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn),并詳細總結(jié)了CPS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及特點。針對CPS系統(tǒng)的異構(gòu)性,分析目前各種仿真建模平臺特點,給出混合系統(tǒng)建模仿真平臺PtolemyⅡ的優(yōu)勢,并對平臺中各種計算模型進行重點分析。為滿足 CPS系統(tǒng)執(zhí)行并行性和時間約束要求,對PTIDES調(diào)度策略進行改進,提

3、出了一種結(jié)合PTIDES語義的改進的最小空閑時間優(yōu)先調(diào)度策略iLSF-PTIDES,并進行了比較分析。
　　最后,在分析現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上,對基于CPS的瓦斯電、風電閉鎖系統(tǒng)進行建模。采用PtolemyⅡ分層建模思想完成瓦斯報警、風機控制系統(tǒng)模塊的構(gòu)建,通過組件封裝實現(xiàn)各系統(tǒng)功能邏輯,并利用不同計算模型的控制來完成系統(tǒng)的實時控制。通過仿真實驗證明其可行性,系統(tǒng)通過對瓦斯動態(tài)過程監(jiān)管,實現(xiàn)對通風系統(tǒng)以及機電設備的控制。并將