一種基于微分代數(shù)動態(tài)邏輯的CPS建模與驗證方法.pdf

1、隨著CPS在工業(yè)控制、智能交通、智能醫(yī)療等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，保證CPS系統(tǒng)的安全性、可靠性等問題已經(jīng)成為CPS研究的至關(guān)重要的問題。驗證技術(shù)是一種保證系統(tǒng)安全可靠的有效手段，它是基于嚴格的數(shù)學(xué)理論的一種形式化方法。由于CPS是計算過程和物理過程的融合，它不同于傳統(tǒng)的系統(tǒng)，在CPS中始終交織著計算機離散計算和物理世界的連續(xù)動態(tài)行為，這給CPS的建模與驗證帶來了很大的困難。微分代數(shù)動態(tài)邏輯可以用來同時描述離散變遷和連續(xù)的動態(tài)行為特性，并且具有

2、相應(yīng)的推理規(guī)則用于微分代數(shù)動態(tài)邏輯公式的推理驗證。該驗證技術(shù)是基于定理證明的，避免了狀態(tài)空間爆炸的問題，適合于CPS屬性驗證。但是微分代數(shù)動態(tài)邏輯的操作模型微分代數(shù)程序過于抽象，所建模型不具有通用性，不便于系統(tǒng)不同領(lǐng)域?qū)＜抑g交流。
　　本文提出了一種基于HybridUML和微分代數(shù)動態(tài)邏輯的CPS建模與驗證方法。在這套方法中，首先使用HybridUML對CPS進行建模，HybridUML擴展了被軟件工程領(lǐng)域廣泛接受的建模語言--

3、UML，使其能夠同時描述計算過程和物理過程，適合于CPS建模。詳細描述了如何使用HybridUML中的agent來對CPS的結(jié)構(gòu)進行刻畫以及如何使用mode來描述CPS的行為。其次在基于行為語義一致性的基礎(chǔ)上給出了HybridUML模型與微分代數(shù)程序之間語義的轉(zhuǎn)換規(guī)則，提出了HybridUML模型向微分代數(shù)程序的轉(zhuǎn)換方法，實現(xiàn)了HybridUML模型向微分代數(shù)程序的轉(zhuǎn)換。最后使用微分代數(shù)動態(tài)邏輯對系統(tǒng)屬性進行規(guī)約，并且依據(jù)微分代數(shù)動態(tài)邏