基于可能性混成自动机的CPS属性验证

针对环境中存在的不确定性因素对信息物理融合系统(CPS)的影响,提出模型可能性混成自动机,在此基础上给出可能性CPS软件模型属性验证的描述语法和语义以及该模型的可能性动态验证方法。通过验证其可达性和安全性,理论证明和实例分析表明该方法是有效的,可描述不确定环境因素下的CPS系统的验证。     

基于混成自动机的车联网服务建模方法

针对汽车信息物理融合系统（CPS）软件的异构性、分布式等特点,提出一种车联网服务建膜方法.对混成自动机进行通信端口扩展,采用扩展的混成自动机作为形式化建模工具,从服务提供的角度,分别将待监测和控制的设备实体抽象为服务作为系统的基本组成单元.以汽车速度控制系统为例,说明该建模方法的有效性.     

采用模型检测器的软件安全模型验证方法

针对软件开发过程中安全性分析与设计不足的问题,在研究现有软件安全性建模及形式化验证技术的基础上,提出了一种适用于面向对象的软件安全性建模与验证方法.建立软件安全属性的非形式化UML模型,采用安全扩展有限自动机创建其形式化模型,并使用线性时序逻辑描述安全属性,将形式化模型与安全属性共同作为模型检测器的输入,得到模型是否满足性质的验证结果,从而实现了软件安全设计与验证技术的有机结合.实验结果表明,该方法能够在软件设计初期对所涉及的安全性进行有效分析与验证.     

基于时间自动机的UML模型转换与验证研究

针对无法对UML模型进行形式化验证的问题,提出在元模型层将UML模型转换为时间自动机模型并进行验证的方法.形式化UML状态机的结构,抽象出UML和时间自动机的元模型,利用模型转换语言ATL对UML元模型和时间自动机元模型构造映射规则,实现UML模型到时间自动机模型的转换,在模型验证工具Uppaal中对转换结果进行形式化验证.最后进行实例研究,结果表明了此方法的有效性和先进性.     

一种基于UPPAAL的智能合约属性形式化验证方法

针对智能合约的属性验证问题,该文提出了一种基于UPPAAL的智能合约属性形式化验证方法.首先定义了Solidity基本语句的操作语义及其到时间自动机的转换,将智能合约转换成时间自动机网络模型;然后定义并描述智能合约常见的安全性和活性,再使用模型检测工具UPPAAL验证智能合约的属性;最后对购物合约进行了建模与验证,验证了该方法的有效性.     

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。     

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。     

基于时间自动机的嵌入式系统AADL模型可调度性验证

采用时间自动机形式化模型检验方法建立了结构分析与设计语言(AADL)调度模型的自动机,实现了从AADL模型到时间自动机模型的自动转换与验证.首先,设计了周期、非周期的线程时间自动机模板及抢占、非可抢占的调度器时间自动机模板,建立了AADL调度模型到时间自动机模型的语义映射法则.然后,设计了自动化模型转换插件,并将其集成到OSATE建模工具中,实现了建模、转换、验证的集成开发环境.最后,利用UPPAAL工具对时间自动机模型进行模拟与验证.仿真实验结果表明,所建立的模型转换方法能够有效、实时地将AADL模型转换为时间自动机模型,并可在UPPAAL中分析原模型的可调度性.     

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.     

PLC程序形式化的设计与验证

从形式化方法的角度出发,阐述可编程逻辑控制器(PLC)程序的形式化设计和验证方法的相关研究.在形式化设计方面,分析了根据Petri网和自动机模型判断程序正确性和可靠性的研究成果;在形式化验证方面,分析了PLC语言与形式化模型的转换和基于NuSMV或UPPAAL的验证方法.最后,比较将两种形式化方法应用到PLC程序的特点,探讨现有成果中存在的问题及研究发展方向.     

Research on transformation from UML statechart to interface automata

This paper studies the problem of deriving an interface automata model from UML statechart, in which, interface automata is a formaliged model for describing component behavior in an open system, but there is no universal criterion for deriving behavior from component to construct the model. UML is a widely used modeling standard, yet it is very difficult to apply it to system verification and testing directly for its imprecise semantics. After analyzing the expression ability of the two models, several transformation rules are defined and each step of transformation is described in detail, after that, the approach is illustrated with an example. The paper provides a method for acquiring interface automata and lays the foundation for related research.     

一种混合系统的递归式仿真模型

本文在混合系统的自动机和变迁系统模型的基础上,对混合系统按照不同抽象层次进行系统分解,提出了一种递归形式的混合系统模型。这种模型支持由粗到细逐步细化的建模。当这种模型满足给出的若干附加性质时,它容易转化为逻辑结构清晰的混合仿真程序。最后对一个混合系统的实例建立了其混合仿真的递归形式仿真模型。     

混合系统的形式化模型

混合系统是一种离散和连续构件融合在一起的反应系统,通常以微分方程为连续模型,以离散事件系统或自动机为离散模型。本文概述了目前几个重要的混合计算模型,并通过扩充公平转换系统ＦＴＳ,提出混合系统的一种新的计算模型－混合转换系统ＨＴＳ。     

电容压力传感器的函数链接型神经网络建模方法

旨在开发一种计算简单的电容压力传感器的模型，以便经济、可靠地应用。分析表明，采用新型函数链接型神经网络建立的电容压力传感器模型，能够精确读出应用压力。它是一种能实现输入到输出的高度非线性映射并且运算高效的非线性网络，在建立传感器模型的类似性能上比多层感知器具有更高的运算优势。     

混合状态Petri网及其在过程控制混杂系统中的应用

为了处理混杂系统的建模问题，提出了一种称为混合状态Petri网(HSPN)的混合Petri网，给出了HSPN的定义及其变迁规则。采用一个实际化工过程为例建立了HSPN模型，该模型可以用于混合控制器的设计，仿真结果表明了其有效性。本文还简要地讨论了HSPN的一些性质。     

The Integration of CPS,CPSS, and ITS: A Focus on Data

Cyber-Physical System(CPS)and Cyber-Physical-Social System(CPSS)computing are now challenging existing research in many realms,including Intelligent Transportation Systems(ITS).In this survey,we highlight some advances in the coevolution of CPS,CPSS,and ITS,with an emphasis on traffic data.We first explain the hierarchical architecture of CPS-ITS in terms of five layers:perception,communication,computing,control,and application.Then,we analyze the characteristics of traffic data in CPS-ITS,and enumerate some new technologies for data operation and management.Two typical cases of CPS-ITS,vehicular-communication-based traffic control systems and smart parking systems,are illustrated to describe how CPS is changing our lives and influencing the development of future ITS.     

增压型MCFC/MGT混合动力系统中燃料电池的特性分析

针对增压型熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)与现有微型燃气轮机(MGT)设计的混合动力系统,分析了在部分负荷运行时MCFC的特性;在MCFC建模过程中,考虑了电流密度和电池工作温度等参数的影响,并将模拟结果与其实验数据进行对比;应用压气机和透平的特性曲线建立了MGT在非设计工况下的分析模型;提出了4种不同的控制方式,以控制系统的部分负荷运行,并应用所建模型分析了系统中MCFC在不同控制方式下的特性.结果表明:通过有效的控制手段以保持较高的MCFC工作温度,可使MCFC在部分负荷运行时的效率高于设计点值;MCFC的性能对混合动力系统影响很大;在部分负荷运行时需要维持较高的电池工作温度以提高系统性能.     

基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计

为提高保险杠横梁的耐撞性并考虑轻量化的要求,提出铝合金横梁结构的设计方法.建立耐撞性有限元仿真模型,基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化,根据材料分布得到H型梁的结构;采用Kriging近似模型技术,进一步优化拓扑优化后的截面尺寸.结果表明,所提出的结构设计方法可以得到合理的截面形状和尺寸,提高了保险杠横梁耐撞性且实现了轻量化设计.     

非平衡刚度胶-铆混合连接接头特性及失效机制

为解决汽车轻量化中混合材料车身的异质材料连接问题,研究了碳纤维增强环氧树脂复合材料（carbon fiber reinforced polymer,CFRP）与铝合金非平衡刚度四钉压铆-胶接混合连接接头力学性能及失效机制.基于重导入和预定义场技术,建立了CFRP/Al非平衡刚度混合连接接头的非线性有限元分析模型,据此对混合连接压铆、回弹及拉伸载荷渐进失效机制进行仿真;对混合连接与单一连接力学性能和失效形式进行了对比分析.结果表明,所提出的建模方法能够同时考虑铆接成型过程和混合连接工艺顺序对混合接头连接特性的影响,混合连接最大载荷及能量吸收预测误差分别为2.3%、5.2%,具有较高的性能预测精度;铆接在失效初期对胶接具有加强作用,失效形式为先胶层失效后铝板拉伸失效,仿真与试验结果较为一致.