基于流管道过近似的混合系统形式化验证技术

文章针对混合系统形式验证中可达集计算的问题,介绍了通过流管道过近似的方法计算系统可达集的基本原理,给出了具体的计算过程;结合一个切换系统的实例,建立其混合自动机模型,在MATLAB语言环境下编程,实现验证过程.     

车辆自主决策安全性验证方法

针对传统算法在车辆自主决策安全性验证中置信水平较低、验证结果不完备的问题,基于形式化的可达性方法分析车辆自主决策行为状态的可行性,并给出车辆自主决策的行为状态完备性集合。采用有向凸多面体算法对自主车辆非线性混合系统进行保守线性化处理,再利用迭代原理和Zonotope近似方法计算可达集。变道避碰的仿真实验表明,在初始状态集和传感器噪声边界条件下,自主车辆位置可达集和速度可达集给出了高置信水平的安全保证。     

可达集流管道近似的简化算法

混合系统的形式验证中,确定近似商迁移系统的迁移关系,需要计算系统初始区域的可达集的流管道近似。针对非线性系统可达集近似计算难题,提出流管道逼近方法,极大简化了凸多面体的计算量。     

常压炉加热系统形式建模的验证

文章运用基于流管道的混合动态系统形式验证方法,解决了常压炉加热系统工艺参数的验证问题;通过对常压炉加热系统的运行机理进行分析并建立混合自动机模型,应用状态可达集的过近似方法计算近似流管道;通过对近似流管道的分析,验证常压炉加热系统设定的燃料流量是否满足生产工艺要求;经多次验证,最终得到了燃料流量的取值范围。     

线性混合系统的一种验证方法

混合系统是指嵌入于物理环境中的数字实时系统．由于计算机技术的快速发展,混合系统在各行各业中都得到广泛应用,但是由于混合系统涉及到连续时间,因此其验证问题始终没有得到完善的解决．近年来,人们普遍采用模型检验方法对混合系统进行验证．由于线性混合系统在实际应用中可以表示大多数的嵌入式实时系统,因此我们着重研究这类混合系统的验证算法．本文首先介绍了混合系统的模型—混合自动机,然后提出了一种针对线性混合系统的基于区域的先划分再遍历的半确定性验证方法．经实例检验,该方法能够有效地验证线性混合系统．最后将本文的方法同有关的其它算法进行了比较     

基于深度神经网络-近似线性网络混合模型的电力系统状态估计方法

为提高电力系统实时状态估计的精度和计算效率,解决电网电压波动频发、潮流分布的不确定性剧增等问题,通过提出一种基于深度神经网络和近似线性网络模型的电力系统状态估计方法,研究了其在电网的应用。该方法将混合系统量测数据通过粒子滤波算法得到样本集,利用训练样本训练所提出的混合神经网络模型,最后将测试样本输入已建立的模型中获得系统状态的估计结果。通过IEEE118节点系统进行的负载数据仿真实验表明：基于混合神经网络模型的电力系统状态估计方法不仅能快速进行海量数据训练,还能有效避免过拟合;在实时状态估计的精度和计算效率方面,相较于高斯-牛顿法均有提高。可见所提方法在电力系统实时状态估计方面具有一定的应用价值。     

一类混合时滞系统对时滞参数的自适应控制

研究了一类较为复杂的混合时滞系统——被控状态为连续形式且状态时滞参数未知,而控制输入为离散序列.在分别建立了连续与离散的模型基础上,根据已有的混合系统的稳定性定理及一种Lyapunov-Krasovskii泛函方法,提出了一种镇定系统的方法,并得到了离散形式的可用于控制输入的对未知时滞参数的自适应律.在该自适应律作用下,未知时滞参数能始终反映在带记忆状态反馈控制器中,依赖于时滞的反馈控制器存在的充分条件可通过一组线性矩阵不等式(LMIs)表示.     

基于可达集的自主车辆安全性验证方法

针对自主车辆安全性验证在理论的完备性上无法得到保证的问题,提出一种使用哈密尔顿—雅克比(Hamilton-Jacobi)方程求解车辆运行安全状态空间方法。定义车辆运行不安全状态集合为目标集,逆时间求解目标集对应的车辆运行安全状态边界(可达集边界),并采用具有界面追踪和形状建模数值技术的水平集方法表示目标集和可达集。为了确定目标集在向量场作用下的后向可达集,提出采用求解Hamilton-Jacobi偏微分方程的粘性解的方法。自主车辆追逃安全预警范围验证结果表明,该方法能够提高自主车辆安全决策验证的置信水平,增强自主车辆安全性验证的可靠性。     

离散时间二型模糊线性时滞系统的可达集估计

研究了一类带有时滞和外部输入扰动的复杂非线性系统的可达集估计问题。考虑系统的隶属度函数具有不确定性,利用区间二型模糊模型对非线性系统建模,通过有效的分析与设计方法,研究离散时间二型模糊线性时滞系统的可达集分析与估计问题,寻求在任意初始条件下使所有系统状态收敛的可达集。首先,设计全新的Lyapunov-krasovskii泛函,在证明过程中结合区间二型模糊集性质;然后,利用新的矩阵不等式界定交叉项,从而得到了保守性较小的离散时间区间二型模糊时滞系统的可达集界定充分条件,定理条件可以保证系统的所有状态都收敛在一个椭圆内,而且定理的条件可由一系列线性矩阵不等式表示并用MATLAB软件实现;最后,通过数值算例和仿真结果验证所得结论的有效性和正确性。     

基于区间计算的混合系统定时器设定范围的实例验证

针对混合系统的连续部分存在定时器时难于进行离散模型近似的问题,提出了一种结合阈值切换面划分和变步长区间计算的解决方案,应用区间计算方法能很容易地得出复杂连续动态的过渡状态,不仅可以很好对具有定时器的混合系统在某一时刻上进行验证,还可对定时器处在某一范围内的情况进行验证,化工过程控制中混合系统的实例验证过程,证明了上述思想的可行性。