基于PTIDES的CPS系統(tǒng)建模與應(yīng)用研究.pdf

1、信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System, CPS)是計(jì)算過程與物理過程的深度融合,具有網(wǎng)絡(luò)開放性、時(shí)空一致性的特點(diǎn)。隨著 CPS在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,系統(tǒng)復(fù)雜性逐漸增加,對(duì)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(shí)時(shí)、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(shí)間語義,能很好的

2、保證系統(tǒng)執(zhí)行的實(shí)時(shí)性與并行性。因此,開展基于PTIDES的 CPS系統(tǒng)建模與應(yīng)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(xì)總結(jié)了CPS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。針對(duì)CPS系統(tǒng)的異構(gòu)性,分析目前各種仿真建模平臺(tái)特點(diǎn),給出混合系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)PtolemyⅡ的優(yōu)勢(shì),并對(duì)平臺(tái)中各種計(jì)算模型進(jìn)行重點(diǎn)分析。為滿足 CPS系統(tǒng)執(zhí)行并行性和時(shí)間約束要求,對(duì)PTIDES調(diào)度策略進(jìn)行改進(jìn),提

3、出了一種結(jié)合PTIDES語義的改進(jìn)的最小空閑時(shí)間優(yōu)先調(diào)度策略iLSF-PTIDES,并進(jìn)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(chǔ)上,對(duì)基于CPS的瓦斯電、風(fēng)電閉鎖系統(tǒng)進(jìn)行建模。采用PtolemyⅡ分層建模思想完成瓦斯報(bào)警、風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)模塊的構(gòu)建,通過組件封裝實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)功能邏輯,并利用不同計(jì)算模型的控制來完成系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。通過仿真實(shí)驗(yàn)證明其可行性,系統(tǒng)通過對(duì)瓦斯動(dòng)態(tài)過程監(jiān)管,實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)以及機(jī)電設(shè)備的控制。并將