仿真模型可重用性的概念与判定研究

仿真模型重用是当前建模仿真领域的热点和难点问题之一。模型重用的关键是对可重用性的判定。统一的构造了可重用性的形式化概念体系,厘清了可重用性、应用情景、模型假设、模型约束、实验框架、能力框架以及可重用模型等概念及其相互关系;在形式化定义的基础上,给出了可重用性的判定算法,该算法包括应用情景接口兼容性判定和行为逻辑的等价性判定两部分。最后讨论了研究成果的应用策略以及已经完成的工作。     

基于符号定向图(SDG)深层知识模型的定性仿真

定性仿真是系统仿真技术中的重要研究和应用方向，同时也是人工智能技术的一个重要方面。近年来，随着现代计算机技术的日新月异，使得基于符号定向图(SDG)深层知识模型的定性仿真研究和应用取得了显著进展。SDG模型能够表达复杂的因果关系，具有包容大规模潜在信息的能力，因此特别适合于过程系统危险评价(PHA)、危险识别与故障诊断。SDG模型结构简单，易于建立和修改。然而高质量的SDG模型必须采用经验数据和定量动态仿真检验和校正。采用SDG模型进行定性仿真的关键技术是高效双向推理“引擎”，由计算机软件自动完成。目前，在计算机辅助过程系统危险评价方面，SDG是最有效的方法；在过程系统故障诊断方面，其完备性较好，但诊断分辨率尚待提高。今后的研究应解决：定性仿真和定量仿真相结合；SDG自动建模；通用推理软件平台；大系统高分辨率故障诊断等问题。     

一种有效诊断电站热力系统故障源位置的算法

基于符号有向图(SignedDirectedGraph,SDG)的定性推理方法用有向图将故障传播模型化,并用节点间的符号逻辑关系定位系统的故障源,是一种完备的揭示系统故障的有效方法。为了克服其固有缺陷和提高诊断精度,通过采用扩展的有效节点和一致边对被控节点进行描述,用穷举故障模式和搜索有向图的最大强连通支的方法去处理不可测量节点,可对系统故障进行有效的诊断;然后对某些定性特征一样而定量值不同的故障模式,为了能有效区分,通过采取加入适当定量信息去构造定性定量模型的办法来进行进一步诊断。案例试验表明所给出的方法是可行的。     

基于SDG的加热炉HAZOP与故障诊断

随着现代流程工业日益大型化和复杂化,生产中重大恶性事故不断发生,促使人们越来越重视对安全技术问题的研究,而安全评价与故障诊断正是安全工程领域中的两个重要方面。在分析符号有向图(SDG)技术的理论基础上,探讨了SDG定性模型在计算机辅助HAZOP安全评价和故障诊断中的实际应用,并针对石化领域中常用的加热炉设备,建立SDG模型进行HAZOP和故障诊断分析。实验结果表明,基于SDG的HAZOP和故障诊断技术具有完备性好、节省时间、人力、费用等众多优点。     

仿真模型符号处理分类学

对模型可以进行行为生成和符号处理(见表1).模型行为生成在前面刊登的名词术语中已有讨论(参看模型行为的分类,生成和处理技术);模型的符号处理可以用于模型分析和模型变换,而模型分析又可分为描述型和评估型两类.     

基于Petri网的Web服务组合模型描述和验证

Web服务及其组合的形式化描述和验证是Web服务中一个重要的研究方向.分析了基于Petri网建模的优势,给出基于Petri网的Web服务的形式化定义和描述,对Web服务组合进行建模及元素映射,给出Petri网模型生成算法并对组合服务模型的可达性、安全性、有界性与活性等特性进行验证分析.最后是对一个具体的业务流程的建模和验证分析.由分析可知,该建模方法具有一定的表达和验证Web服务组合模型的能力.     

一类扩展Petri网的建模与仿真分析

本文定义了一类禁止弧／容许弧基本Ｐｅｔｒｉ网及其变迁的引发规则，构造了它的三个标志矩阵（禁止弧、容许弧、自环），给出了它的关联矩阵和状态方程；基于此，形式化分析了该网模型，并由此构造出适于计算机仿真分析的启发式算法；最后给出了仿真算例     

基于多Agent系统网管模型的形式化建模

运用多Agent系统实现分布、自治的网络管理是构造下一代网络管理系统的一条全新思路。然而,大多数基于多Agent系统的网管模型均采用非形式化的方法进行描述,容易造成人们对模型理解的歧义性和在系统开发过程中的随意性。一种利用有色Petri网对分布式网络管理模型进行形式化建模的方法被提出。利用该方法所建立的形式化模型,能够对分布式网管模型中多Agent系统的组成结构和运行机制进行全面刻画,能够描述模型中用到的Agent的各种特性。     

定性代数方程的简明表达方法-影响方程及其建模

提出了定性代数方程简明表达方法的实现及建模规则.以化工装置中的固定床式烷基转移反应器为例讨论了影响方程建模过程,建立了烷基转移反应器的影响方程,并将影响方程模型直接转化为较为直观的符号有向图(SDG)模型.采用SDG定性推理(即基于网络拓扑的定性仿真方法)识别故障的完备性较高、能够揭示故障演变的路径和历程,在复杂过程系统危险识别和故障诊断领域得到广泛应用.     

基于RFID技术的伪造攻击模型的仿真研究

基于RFID技术,采用模块结构构建了一个层次化的防伪系统,在层次化防伪框架的基础上结合人工智能技术,以寻求空间最优解的A*算法构造逆向伪造最小攻击树分析模型,利用形式化的方法分析防伪系统的抗攻击能力.为了验证所提方法的有效性和可靠性,本文采用vC++6.0对系统进行了仿真实验,实验结果表明伪造攻击模型能够有效应用于复杂的防伪系统中,提高防伪的安全可靠性.     

基于SDG的计算机辅助危险与可操作性分析

对于过程系统，危险与可操作性(Hazard and Operabiljty，简称HAZOP)分析是一套应用最广的评价方法。但是人工评价存在费时、费力、成本高等缺点。本文介绍了一种基于SDG(Signed Directed Graph)的计算机辅助危险与可操作性分析系统，该系统基于SDG定性模型。过程模型利用模型库中的单元模型建立，通用性强，且又能分析各种具体工艺的特定信息。应用实验表明，与人工专家评价相比，该系统具有完备性好、省时、省力、成本低、评价结果系统性和条理性强等众多优点。     

基于Petri网模型检验的安全关键软件需求验证

需求形式化建模和模型检验可以提高安全关键软件的可信性,但在模型描述、调试和解释能力方面存在局限。对使用Petri网支持软件系统建模进行了扩展,设定默认值为零的权函数、利用“非”虚线描述在状态为假和变迁失败情况下的触发,增强阈值条件的描述能力,区分了枚举型和数值型库所,区分了普通迁移和强赋值迁移,并给出了扩展后的形式化定义及其和检验语言的语义映射。最后给出在典型机载软件上的应用,建立了软件需求模型和部分映射代码,对模型进行检验、反例路径分析和需求完善。过程和结果表明该方法可以有效的支持实际的关键安全软件需求建模和验证。     

图形仿真模型的形式化描述方法

提出了基于嵌套结构的情报侦察仿真知识表示框架 ,对带输出的有限状态自动机在仿真实体建模中的应用作了详细论述 ,并给出了利用自动机进行仿真实体建模的算法。在此基础上 ,提出了基于图形界面的嵌套仿真实体的构造方法 ,并给出基于图元的可视化仿真实体的形式化描述     

基于SDG和灰色聚类的系统故障风险评估方法

开展风险评估研究对于提高民航安全具有重要意义.传统的系统故障风险评估的分析对象是故障模式,在实际中一个故障模式往往可作为另一故障模式的原因或者影响,故障影响是一个逐渐变化的过程.为更准确、客观地评估系统故障风险,本文把故障模式的传播过程描述为一故障链,运用SDG模型推理得出故障模式导致的各种故障序列,将故障模式及其各种后续故障序列看作灰色系统,将风险评估过程视为一灰色系统工程,用灰色聚类决策对这些序列进行风险评估,解决了风险评估过程中评价指标和属性值难以确定和量化,风险分析和评估缺乏系统性和一致性的问题.应用实例表明,基于SDG和灰色聚类决策的风险评估方法能有效地应用于民机系统故障风险评估.本论文研究结果对于复杂系统的故障风险分析具有重要的参考价值.     

面向模型检查的NuSMV统一建模方法

以形式化建模和利用模型检查进行自动化分析验证为核心的基于模型的安全性分析(model based safety analysis, MBSA)技术能够提高工作效率和分析结果的客观性,已在复杂大型装备系统的安全性工作中得到广泛重视与应用。现有的MBSA框架下的建模过程较为复杂,且通常需要模型转换,易造成模型信息的损失,影响安全性分析结果的准确性和全面性。面向模型检查,提出了基于符号语言构建统一系统模型的方法,研究了形式化语言元素与系统功能、结构和故障模式之间的分配与映射关系,利用时态逻辑公式规范了系统安全性要求的定义。最后,以飞控系统的前主桨舵机为例进行了案例应用,验证建模方法的有效性和适用性。     

A Transport Protocol and Its Formal Description for Local Networks

ＡＴｒａｎｓｐｏｒｔＰｒｏｔｏｃｏｌａｎｄＩｔｓＦｏｒｍａｌＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｆｏｒＬｏｃａｌＮｅｔｗｏｒｋｓＬｉＬａｙｕａｎＷｕｈａｎＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，４３００６３，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＭａｙ４...     

空基无源相干定位系统的机动目标跟踪算法

针对空基无源相干定位系统中外辐射源状态不确定性对机动目标跟踪精度的影响, 提出了一种基于多模型预测的双变量容积卡尔曼滤波算法。首先建立了机动目标跟踪的系统模型, 并确定了多模型集。然后基于多模型思想, 将模型交互步骤增加到状态预测步骤之后, 对状态预测值进行交互融合, 得到最优的状态预测值。为解决固定的马尔可夫转移概率导致系统跟踪性能下降的问题, 采用“感知记忆”嵌入的时变转移概率, 降低不匹配模型的竞争影响; 最后利用双变量容积卡尔曼滤波算法同时对目标和外辐射源进行状态估计。仿真对比实验验证了算法的有效性。     

一种基于SDG用于危险分析的新型定性仿真技术

安全已经成为世界各国政府面临的一个重要问题。由于安全研究的实验无法在真实工厂中进行，因此仿真技术已经成为研究和解决安全问题的一个核心基础。然而，对于真实化工工厂的精确定量数学模型由于规模庞大和复杂而难以获得与计算。与此相反，定性模型相对容易建模，计算也相对较快。我们提出了一种基于符号有向图的定性仿真技术。它能够有效地针对复杂系统中各个组件间的原因与后果关系。通过网络拓朴和专家规则，SDG模型可以有效地找出系统中潜在的危险。结合目前最为广泛应用的过程危险分析方法，即HAZOP，提出一种新的SDG-HAZOP方法，以代替目前的人工安全分析。最后以65t／h锅炉为例，展示并讨论该新方法的优、缺点。