基于混成自动机的矿井机车无人驾驶系统模型

矿井机车无人驾驶系统显著表现出连续和离散同时存在的混成特征,混成自动机能够精确刻画其系统演化过程,文章研究该系统的建模及验证问题。首先设定遵循安全高效驾驶原则的时间演化行驶过程模型;然后定义影响系统演化的各道岔信号灯状态事件,并给出不同类型事件下的系统状态转换时刻递推算法,从而得到系统混成自动机模型;最后以多种场景下的数值结果验证了模型的正确性与完备性。     

基于混成自动机的CPS行为建模与属性验证

系统实时性、安全性和可靠性等非功能属性是信息物理系统在诸多领域应用的关键因素。论文在分析CPS模型构建与分析验证中面临的挑战的基础上,提出了一种CPS行为建模与属性验证方法。该方法首先基于混成自动机对CPS的行为进行建模,然后将此模型转换为混合程序模型,最后在定理证明器KeYmaera中对HP模型的属性进行形式化验证。文中论述了行为模型描述语言的结构,建立了混成自动机模型与HP模型之间的转换规则,分析了模型转换的一致性。应用实例表明:该方法既能简单直观地描述CPS动态行为,又能对CPS的属性进行严格的形式化验证,且有效避免了形式化验证中的状态空间爆炸问题。     

软件安全分析的有穷自动机模型

目的 为在软件设计与开发早期阶段对软件安全模型进行有效分析和验证.方法 软件安全分析验证法与形式化建模方法.结果 提出了一种安全扩展确定有限自动机(safety extended deterministic finite automata,SEDFA).在使用UMLsec建立软件安全相关的非形式化模型基础上,通过SEDFA准确的描述能够表达安全交互的序列图.首先创建序列图中单个对象的自动机,其次构造对象积自动机,从而得到表示系统整体交互的SEDFA.结论 为系统安全属性的验证提供了基础,可作为下一步生成软件安全测试用例.     

基于价格时间自动机的飞机着陆最优成本研究

针对目前航空运输系统中对飞机着陆调度成本效益研究的不足,提出采用价格时间自动机作为形式化描述方法,将飞机着陆过程建模为其相关实体的交互行为,引入时间和价格因素描述各实体的属性和行为,从而将飞机着陆形式化为时间价格的动态交互协作,并分别为相关实体和服务建模,形成彼此独立又相互协作的价格时间自动机网络,将飞机着陆调度成本表示为价格时间自动机网络上的状态转换路径。最后提出一组系统模型需要满足的性质,使用价格时间自动机模拟验证工具UPPAAL CORA仿真并验证其正确性,使用最优成本标准分支算法分析求解飞机着陆调度最优成本的可达性。     

嵌入式实时软件建模方法研究

随着硬件设备计算能力的迅速提高以及社会需求的不断变化和增长,嵌入式实时软件变得越来越复杂.为了提高系统的安全性和可靠性,将基于UML的建模方法与形式化建模方法相结合,可以为嵌入式实时软件建模和验证提供一种良好的解决方案.采用UML扩展机制,在UML2.0顺序图中加入嵌入式实时软件建模所需的时间特性,并提出一种由UML2.0顺序图构造出时间自动机的方法,为下一步验证奠定理论基础.     

基于时间自动机的动态服务组合方法研究

动态网络环境下,Web服务资源具有高度自治性和动态性,如何根据运行时具体的用户需求完成动态的服务组合是一个重要问题.时间自动机是一种形式化的实时并发系统模型,它为实时系统的行为描述提供了较好的分析方法.本文通过引入基于时间自动机的二部图表示可以实现对动态服务组合的建模与控制.     

一种嵌入式系统扩展流关系Petri网及应用

为了将数据流和控制流在同一个模型中明确标识,将经典Petri网的4元组结构扩展为7元组,定义一种新的嵌入式系统扩展流关系Petri网表示方法,应用该表示法对火车控制系统进行建模,并将该模转换成等价的时间自动机模型,用UPPAAL进行形式化验证.验证结果表明火车控制系统具有可达性和安全性,说明建立的模型是合理有效的.     

基于I/O自动机的网格服务组合的形式化

为了描述网格服务挖掘（GSM）中的网格服务组合,提出了一种基于I/O的网格服务自动机模型GSAM（Grid Service Automata Model）.该模型定义了两种类型的网格服务自动机GSA（Grid Service Automata）--描述服务功能的网格服务功能自动机GSFA（Grid Service Functional Automata）和描述服务间交互通道的网格服务通道自动机GSCA（Grid Service Channel Automata）.同时给出网格服务兼容签名、组合签名、隐藏操作的定义,以及几个相关的定理来精确刻画网格服务的组合过程和方法.文中还举例说明了如何利用GSAM对GSM中的网格服务共享存储器系统进行建模.结果表明,所提出的模型能够精确描述网格服务的组合及其形式化的推导.     

构件化嵌入式软件设计的能耗性质分析与验证

从嵌入式软件设计模型层对构件化实时嵌入式软件系统中能耗相关性质进行研究,包括:扩展了实时接口自动机在能耗语义方面的描述能力,通过引入状态能量消耗率,建立了能耗接口自动机形式化模型以及自动机网络,用以建模嵌入式软件设计阶段系统构件及其构件组合的能耗行为特征;对能耗接口自动机网络的状态空间进行了形式化分析,构造了相应的可兼容整型空间的可达图,并在此基础上给出了最小能耗计算和最大能耗验证的算法.     

CA在流行病传播研究中的应用

本文首先介绍了基于标准元胞自动机的流行病传播模型,并讨论了标准元胞自动机模型空间建模的局限性,针对局限性对CA进行扩展,最后介绍CA与GIS集合研究流行病传播的方法。     

基于手机模块的车载服务系统设计

介绍了一种基于手机模块的新型车裁服务系统.该系统以MSP430单片机为核心,利用GSM模块进行远程无线通信,采用了GPS、红外遥控和液晶显示等技术,实现了车辆卫星定位、短信息的收发、车载电话以及车辆监控等功能.     

Longitudinal Acceleration Tracking Control of Low Speed Heavy-Duty Vehicles

This paper presents a model matching control （MMC） method based on the sliding mode control （SMC） method for longitudinal acceleration tracking control in a vehicular stop-and-go cruise control system. The nonlinearity of the vehicle acceleration response at low speeds was analyzed to develop a transfer function model of the vehicle longitudinal dynamics using the least-mean-square system identification technique. This transfer function was then used to design the MMC controller, including an SMC feedback compensator. The system combines the advantages of the two control methods with robust control and rapid response. Simulations show that the controller enhances the rapid trackability to the vehicle acceleration and improves the system＇s robustness at low speeds compared with conventional PID MMC controllers.     

重型行星式自动变速器换挡过程控制策略

为提高重型越野车辆的性能,改善车辆换挡品质,对其搭载的重型行星式自动变速器进行了详细分析,在此基础上建立了3自由度行星变速器的运动学模型.通过分析变速器电液操控系统,采用融合涡轮转速和输出轴转速的换挡离合器滑差作为控制参数,进而制定相应的换挡过程控制策略,并采用陀螺仪测量加速度信号微分的方法进行变速器换挡冲击度的分析评价.通过实车验证,能够实现重型行星式自动变速器良好的换挡过程控制,试验对比发现,基于离合器滑差的换挡过程控制试验结果优于传统基于涡轮转速的换挡过程控制试验结果.      

特长公路隧道复杂风机网络协同控制系统架构

为了解决传统特长公路隧道通风控制系统架构的及时性、可靠性差,不能实现风机协同控制的问题,为满足隧道复杂风机网络通风运营需求,设计了一种基于信息物理系统(CPS)的特长公路隧道复杂风机网络协同控制系统。该系统由感控层、信息层、应用接入层、应用层和CPS层5个层级组成。感控层利用风机集群划分和嵌入式控制模块实现对隧道环境、交通量等因素的感知和局部控制。信息层通过对风机控制事件/信息优先级划分和基于发布/订阅方式的数据分发服务,提高数据传输可靠性和风机控制时效性;应用接入层通过CPS中间件,实现系统语义和时间的统一,提高数据利用效率,提升隧道风机控制的可操作性;应用层针对隧道运营服务一体化要求,给出了隧道运营的照明系统、供配电和消防系统和所设计的通风系统并行控制的接口;CPS层对感控层和信息层进行反馈控制,实现复杂风机的协同控制。该系统架构提升了特长公路隧道风机控制智能化、信息化水平,满足面向服务的隧道风机运营需求。     

亚健康梁桥运营荷载限制的可靠度分析

依据既有车辆荷载概率模型,通过蒙特卡罗方法将车辆随机过程转化为由车重、车长、车间距等多个参数描述的随机变量,并以此模拟分析车辆荷载效应,然后考虑亚健康梁桥可靠性特点,得出了亚健康梁桥运营车辆荷载限值.     

电机驱动转阀控制的车辆行星变速箱自动换挡技术

为了实现液压转阀控制的车辆行星变速箱的自动换挡操纵,分析了液压转阀换挡装置的工作特性,采用普通直流电机作为转阀驱动机构的设计方案. 在原有液压操纵系统的基础上加装了自动换挡操纵系统,并制定了相应的自动换挡控制策略. 实车试验表明,电机驱动的转阀换挡机构可以满足自动换挡控制的需要,不仅简化了操作,提高了整车的综合性能,而且对同类型换挡装置的自动控制具有借鉴意义.     

Ontology-Based Semantic Multi-agent Framework for Micro-grids with Cyber Physical Concept

The distributed hierarchical control based on multi-agent system(MAS) is the main control method of micro-grids.By allowing more flexible interactions between computing components and their physical environments,cyber physical system(CPS) presents a new approach for the distributed hierarchical engineering system,with micro-grids included.The object of this paper is to integrate the CPS concept with MAS technology and propose a new control framework for micro-grids.With the analysis of the operating mode and control method of micro-grids,the cyber physical control concepts of ontologybased semantic agent are discussed.Then an MAS-based architecture of cyber physical micro-grid system and an intelligent electronic device(IED) function structure are proposed.Finally,in order to operate and test the cyber physical micro-grid concept,an integrated simulation model is presented.     

考虑汽车悬架动挠度的模糊PID控制

为了提高某型汽车的性能,针对其单筒式油气弹簧建立了数学模型,分析了刚度、阻尼及摩擦力对其悬架动力学的影响.以车辆悬架动挠度为控制输入,建立模糊PID控制模型,应用Matlab/Simulink仿真编程,制定模糊控制规则,设计了半主动悬架模糊PID控制器,并针对瞬态激励输入进行仿真.仿真结果表明:模糊PID控制策略在半主动悬架控制的应用,改善了车辆平顺性,使响应快速稳定同时振荡减小.      

小型航行体鲁棒动态逆姿态控制

针对小型航行体在复杂水流环境下航行时姿态模型具有强耦合、高度非线性和不确定性等特点,在不忽略各通道间耦合作用的条件下,提出了小型航行体鲁棒动态逆姿态控制方法.采用动态逆控制方法对航行体姿态模型进行解耦和线性化,进而由滑模变结构控制方法解决了控制系统对参数摄动和系统建模的不确定性敏感的问题,并应用李亚普诺夫理论证明了控制系统的稳定性.仿真结果表明,本文设计的鲁棒动态逆姿态控制方法不仅能够满足小型航行体的技术性能要求,且具有较强的适应性和鲁棒性.      

Platoon模式下车载自组织网络性能分析与研究

Platoon的性能可以通过车载自组织网络和协同自适应巡航控制系统得到进一步的提升.提出了一种适用于大规模platoon与自由车辆协同运动的管理协议和管理策略.通过设计适用于platoon的车辆移动模型,并应用于SUMO交通仿真软件中,对车辆场景进行了仿真.同时设计适用于大规模platoon和自由运动车辆的通信分簇协议,利用网络仿真软件NS2对通信性能进行分析,结果证明platoon改善和提升了道路性能和通信性能.