混合过程控制系统基于广义

许多过程控制系统可以看作混合控制系统。为使设计的控制器满足整个系统一定的过程 需求 ,对象的信息是不可缺少的。本文为这类系统的开发提出了广义对象的形式化模型。基于这 样的模型,可以从目标要求中直接提取系统需求,控制器也可以根据基于对象的形式化方法 进行设计。我们以一个工业过程控制的实例来说明我们的方法和模型,采用时段演算来描述系统的特性并进行控制器的开发。     

一种验证数控系统软件安全可靠性的建模方法

作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC(数字控制)系统在运行中需要满足可靠性和安全性。因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题。基于此给出一个新的建模方法TTM/ATRTTL(时间转化模型/全时轴实时时态逻辑)来描述和验证CNC系统。TTM/ATRTTL提供了一整套方法用于描述CNC系统建模的硬实时特性和反馈特性,也提供了一个包括一整套验证规则和定理的验证模型并且应用工具STeP和SF2STeP来实现之。这个验证模型可以用于对TTM/ATRTTL表达的系统的可靠性,安全性进行验证。使用该建模和验证方法可以对OAC(开放式体系结构CNC)系统进行分析和验证,并设计出OAC的逻辑控制器,该控制器是OAC系统的核心部分。验证结果表明,该形式化建模与验证方法可以有效地对CNC系统进行分析和建模。在此基础上,可以开发出能够保证系统可靠性和安全性的CNC系统软件。     

一种验证数控系统软件安全可靠性的建模方法

作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC(数字控制)系统在运行中需要满足可靠性和安全性.因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题.基于此给出一个新的建模方法TTM/ATRTTL(时间转化模型/全时轴实时时态逻辑)来描述和验证CNC系统.TTM/ATRTTL提供了一整套方法用于描述CNC系统建模的硬实时特性和反馈特性,也提供了一个包括一整套验证规则和定理的验证模型并且应用工具STeP和SF2STeP来实现之.这个验证模型可以用于对TTM/ATRTTL表达的系统的可靠性,安全性进行验证.使用该建模和验证方法可以对OAC(开放式体系结构CNC)系统进行分析和验证,并设计出OAC的逻辑控制器,该控制器是OAC系统的核心部分.验证结果表明,该形式化建模与验证方法可以有效地对CNC系统进行分析和建模.在此基础上,可以开发出能够保证系统可靠性和安全性的CNC系统软件.     

一种容忍入侵结构的Z规格说明

面向对象的形式化规格说明语言Obiectz在软件开发中的规格需求方面已广泛应用，但在安全关键系统开发中的应用还是空白。容忍入侵是一种全新的系统安全防护手段，是实现系统可生存性的一种方法，可用于安全关键性基础设施以及系统的基本服务的保护。显然，在容忍入侵系统的开发过程中应用形式化的规格说明方法，保证所开发的系统能够满足系统的安全需求，可增强用户对所实现系统的信任。以Obiectz方法对我们所设计的一个容忍入侵的会议密钥系统进行规格说明为例，将Obiectz的应用扩展到安全关键系统的开发和设计领域。     

一类热工过程分布参数模型的PID控制仿真研究

分布参数系统普遍存在于热工过程中,PID是普遍采用的控制方法,因此有必要研究分布参数对象的PID控制问题。一般的PID控制器设计方法需要将分布参数模型简化为集总参数模型并降阶,这样就引入了模型误差;基于遗传算法的PID控制器优化设计方法(GAOPT)不受模型限制,可以直接基于分布参数模型进行控制器设计。利用GAOPT方法设计了一类分布参数模型的PID控制器。仿真结果表明,GAOPT方法比常规方法可以获得在超调量、调节时间、ITAE和性能鲁棒性等指标上都较优的控制效果;同时,基于分布参数模型的控制器比基于近似模型的控制器的控制效果有明显改善。     

电动汽车无刷直流电机驱动系统实时仿真

在设计开发电动汽车的过程中，采用实时数字仿真可实现并行工程，缩短开发时间，节约开发费用。基于方框图建模工具Simulink建立无刷直流电机驱动系统模型，采用dSPACE实时仿真环境自动生成控制器及被控对象模型实时代码。实时仿真系统具有与实际系统的硬件接口，可以与实际控制器或电机系统直接相连，构成硬件在回路仿真测试或快速控制原型系统。实时仿真与真实系统实验结果表明，实时仿真器与实际系统的响应特性无明显差别，在开发和测试阶段可以代替实际电机系统进行实时闭环测试。     

大型轮式工程车辆转向系统的神经网络PID控制

根据大型轮式工程车辆转向系统的对象特点和操纵方式，提出采用基于RBF神经网络控制器来改进常规PID控制器实现系统控制性能。该控制系统结构中，RBF神经网络辨识器(RBFNNI)实现对被控对象的Jacobian矩阵信息的辨识，神经网络控制器(NNC)是基于RBF神经网络实现的单神经元的PID控制器。在对算法进行改进的基础上设计了神经网络结构，并进行了被控对象的仿真分析。实际结果表明该控制方法具有较好的实用性和鲁棒性，可以用于多操纵模式工程车辆转向系统的控制。     

混沌系统基于T-S模糊模型的控制方法

将模糊控制技术应用于混沌控制中，可以克服反馈线性化等传统方法对参数完全精确已知的限制；用T-S模糊系统来逼近非线性系统，它的IF-THEN规则后件由线性状态空间子系统构成，进而可以应用模糊系统的控制理论求得模糊控制器，用此非线性控制器来控制非线性系统，以求良好的控制效果；模糊规则后件部分以局部线性方程形式给出的T-S模糊模型可以通过调整相关参数很好地逼近混沌系统，基于该模型采用平行分散补偿技术设计出具有相同规则数目的模糊控制器，控制器所有参数可以通过求解一组线性矩阵不等式一次性得到。仿真结果验证了该方法的有效性。     

连续搅拌釜的模糊多模型自适应控制

多模型控制器是解决复杂非线性系统的控制问题的一个十分有效又易于实现的方法.针对化工过程连续搅拌釜的数学模型,在不同的工作点设计多个线性模型逼近被控对象的动态特性.并在此基础上,基于模糊控制器的设计原理,设计模糊多模型控制器,并对控制器的性能进行分析.仿真研究表明,此模糊多模型控制器作用于连续搅拌釜这个复杂的非线性被控对象,能够使系统的输出很好跟踪设定值.     

基于DEVS的通用数据驱动实时仿真环境

良好的适应性是仿真系统生命力的重要保证之一。提高仿真的适应性需要规定良好的模型和系统描述规范，并借助于规范的仿真系统开发模型，建立集成的仿真应用环境。基于实时网络的分布式硬实时仿真在很多领域有着广泛的应用，为适合硬实时仿真的需求，将离散事件系统形式化规范进行了适当扩展，并以面向对象模型和数据驱动的仿真系统开发方法为基础，建立了一集设计、试验与分析于一体的适应性集成实时仿真环境。文章详细介绍了硬实时仿真运行支撑件及其辅助工具的具体设计，并以其在“柔性数字化航天器设计”项目中的应用举例验证了该仿真环境的合理性。     

Formalizing the General Plant for Development of Hybrid Process Control Systems

ＦｏｒｍａｌｉｚｉｎｇｔｈｅＧｅｎｅｒａｌＰｌａｎｔｆｏｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨｙｂｒｉｄＰｒｏｃｅｓＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｓＹａｎｇＺｈｅｎｙｕ＆ＣｈｅｎＺｏｎｇｊｉＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌ,Ｂｅｉｊｉｎ...     

自恢复软件系统的建模与分析

不断增长的软件系统复杂性要求系统本身能够实时对资源变化、故障错误进行响应。虽然现在也发表了一些有关自恢复软件系统方面的文章，然而关于这类系统软件体系结构形式化的研究尚属起步；首先分析了自恢复功能软件的运行机制，给出了自恢复软件系统的形式化模型描述；在此基础上，对指挥控制系统（command and control system，简称c2）软件体系结构进行了形式化定义和分析。结果显示所设计的自恢复模型能够满足软件系统的约束条件，提高了系统的可用性。     

模糊系统论

本文从讨论系统观出发,给出了一般模糊系统的形式定义和表示方法,全面讨论了模糊系统的静态结构、动态行为、学习机制、数字特征及问题求解过程等问题。论文还讨论了这种模糊系统的表示能力问题,证明了诸如逻辑电路系统、Petri网、H网、各种数据驱动的系统、用流程图表示的程序系统等都是这种系统的特例。论文提出的模糊系统及其“浸润式”执行机制为新型计算机系统的设计提供了一种新模式。一个物理的模糊系统可用一个由大量微处理器构成的互联网络来实现。为此,论文提出了一些具体实现这种系统的设想以及在已有计算机上进行模拟的具体设计。     

防危核一致性保障技术的研究

通过理想防危策略及其制定算法把防危策略的制定与一致性险证集为一体,从而解决防危策略与系统防危需求之间一致性问题;然后研究了以Z语言为桥梁,用数学证明来解决防危核与防危策略之间一致性证明的方法。以十字路口的交通控制为例,全过程地实现和验证了所提出的思想和算法的正确性。     

基于STPA-ANP模型的民机系统安全性分析

随着民机系统复杂程度不断提高, 传统的安全性分析方法已不能完全满足危险源高效识别的要求, 为有效分析和评估民机系统安全性, 提出系统理论过程分析(system-theory process analysis, STPA)和网络分析法(analytic network process, ANP)相结合的安全性分析方法。针对STPA没有给出完整的关键致因分析与评估过程, 将STPA与ANP关键结构对应结合, 对危险控制动作进行致因分析和评估, 得到危险控制动作关键致因。以某型民机数字式飞控系统为例展开分析, 通过形式化建模验证及仿真验证, 证明该模型方法可以准确和完整地识别分析系统潜在危险并确定危险关键致因, 为民机系统安全性分析提供支持。     

Establishing formal state space models via quantization forquantum control systems

1.INTRODUCTION Quantumtheoryisoneofthemostimportantachieve mentsinthe20thcentury,anditdisclosesthestruc tures,characteristicsandmotionlawsofmatterinthe microcosmicfieldandleadsusfromthemacroscopical worldintomicrosystems.Aseriesofnewphenomena whicharedifferentfromclassicalsystemshavebeen discovered,suchasquantumentanglement,quantum coherenceanduncertainty.Meanwhile,quantum theoryandquantummethodsarealsowidelyusedin differentfieldssuchaschemicalreaction,geneticen gineering,atomicphysicsandi…     

基于MBSE的民机系统功能建模方法

针对传统系统工程存在的迭代周期长、开发效率低、模型二义性等问题, 结合基于模型的系统工程理念, 将敏捷系统工程概念引入到民机研制过程中, 并利用系统建模语言定义了基于场景的功能建模方法, 详细分析了民机自动飞行控制系统高度控制用例的顶层功能愿景, 建立了对应的功能模型和接口描述视图。该方法以迭代的形式展开系统功能建模, 能够充分保证需求和功能模型紧密结合, 正向构建满足民机系统以需求为导向的功能建模方法, 为民机系统的架构设计工作提供基础。     

三种船舶运动控制仿真系统

船舶运动控制系统有三种仿真模式：一是单机仿真即在一台计算机上同时运行船舶运动数学模型和控制器；二是双机仿真即一台计算机运行船舶运动数学模型，另一台为真实的船舶控制器，控制器通过数字通信接口控制另一台计算机上运行的船舶运动模型，也称为半物理仿真；三是物理仿真即建造一艘按某一水动力学相似准则而缩尺的模型船，在模型船上装上真实的船舶控制器，在水池或海上做船舶运动控制试验。本文介绍大连海事大学轮机工程学院研制的上述三种船舶运动控制仿真系统。     

面向能力需求的武器装备体系组合规划模型与算法

基于能力的规划逐渐成为发展武器装备体系的主流思想, 但目前研究成果中缺少定量的模型和算法, 实现基于能力的规划. 针对该问题, 研究了基于能力的武器装备体系组合规划建模和求解. 首先提出了能力需求的定量描述, 然后基于组合优化和范数理想点法, 构建了武器装备体系组合规划模型, 并设计了基于差分进化的求解算法, 最后通过某侦察预警监视体系规划论证示例, 验证了本文所提模型和算法的有效性. 本模型和算法可为基于能力的武器装备体系规划和论证提供决策支持.     

民用飞机高度控制系统MBSE建模方法

针对传统基于文本的系统工程方法中存在设计文档变更难度大、工程模型可读性差、模型复用性不强等问题, 提出了基于美国国防部体系架构(department of defense architecture framework, DoDAF)的基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)建模方法, 从两个维度共计10个模块, 对设计建模过程进行了划分, 结合DoDAF的多视图对复杂系统进行全面立体的描述, 形成了一套逻辑性强、建模完备的MBSE建模方法。以民用飞机高度控制系统为例进行建模, 使用系统建模语言SysML(systems modeling language)描述在不同的DoDAF视图下的模型并对该系统进行建模分析, 验证了本建模方法能够很好地契合复杂系统设计要求, 适合民机系统的研制。