【技术实现步骤摘要】
本模型涉及一种信息物理融合系统(CPS)的设计方法,具体为一种基于混成时空Petri网模型上的CPS物理实体的形式化建模方法。
技术介绍
信息物理融合系统(CPS)是一种融合计算、通信与控制的大型复杂实时反馈系统。它强调信息世界与物理世界之间的融合,强调对环境的实时监测与控制,通过与环境的实时交互来实现或扩展系统功能,以安全、可靠和实时的方式来控制物理实体。能够达到实时感知和动态控制物理环境的CPS具有非常广泛的应用前景。CPS作为集成计算、通信与控制于一体的复杂系统,并且要求高度的实时性以及时间、空间相结合等特性使得CPS系统建模与验证成为一项巨大挑战。错误的系统建模会直接影响系统可靠性,甚至对生命安全和财产安全带来危险,随着对CPS逐渐深入的研究,迫切需要一种严谨、可靠的建模方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的CPS物理实体的形式化建模方法;在Petri网的基础上引入时空因素和连续变量,构造了混成时空Petri网模型,使其不仅能够描述物理实体逻辑及时间层次的行为,而且能够描述物理实体位置变迁所引起的状态变化。将其应用于实时事件CPS模型设计,最后以医疗控制系统为例,分析建模方法的可行性。本专利技术采用的技术方案如下:一种基于混成时空Petri网模型上的CPS物理实体的形式化建模方法,包括一个体系结构以及提出混成时空Petri网应用于CPS的建模;体系结构如附图,主要由以下几个部分构成:传 ...
【技术保护点】
一种基于混成时空Petri网模型上的CPS物理实体的形式化建模方法,包括一个体系结构和混成时空Petri网应用于CPS的建模;体系结构主要由以下几个部分构成:传感器网络、控制中心、信息中心、执行器网络、用户终端、CPS实时网络组成;所述传感器网络:由若干传感器节点及汇集节点组成;传感器节点负责实时监控物理对象并获取对象的某些物理属性值,当获取的物理对象某一属性超出预定的范围,传感器节点就会立刻生成相应的CPS简单事件并将事件传给汇集节点;汇集节点收集传感器节点传送过来的事件,并将来自不同传感器节点采集的同一物理属性或来自同一传感器节点不同时间采集的同一物理属性进行融合,产生相应的融合事件,并将简单事件及融合事件发送到控制中心作进一步的处理;另一方面,汇集节点还会转发来自控制中心的控制命令到相应的传感器或控制器节点;所述控制中心即为控制服务器,负责处理传感器网络传来的简单事件及融合事件,以及根据事先定义的逻辑对事件进行组合产生更复杂的复合事件,并根据事件信息产生相应的控制命令,进而向执行器网络的控制节点发布控制命令,在紧急情况下也会直接向用户发送警告信息;所述信息中心即数据服务器,主要用 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于混成时空Petri网模型上的CPS物理实体的形式化建模方法,包括一个体系
结构和混成时空Petri网应用于CPS的建模;体系结构主要由以下几个部分构成:传感器网
络、控制中心、信息中心、执行器网络、用户终端、CPS实时网络组成;
所述传感器网络:由若干传感器节点及汇集节点组成;传感器节点负责实时监控物理
对象并获取对象的某些物理属性值,当获取的物理对象某一属性超出预定的范围,传感器
节点就会立刻生成相应的CPS简单事件并将事件传给汇集节点;汇集节点收集传感器节点
传送过来的事件,并将来自不同传感器节点采集的同一物理属性或来自同一传感器节点不
同时间采集的同一物理属性进行融合,产生相应的融合事件,并将简单事件及融合事件发
送到控制中心作进一步的处理;另一方面,汇集节点还会转发来自控制中心的控制命令到
相应的传感器或控制器节点;
所述控制中心即为控制服务器,负责处理传感器网络传来的简单事件及融合事件,以
及根据事先定义的逻辑对事件进行组合产生更复杂的复合事件,并根据事件信息产生相应
的控制命令,进而向执行器网络的控制节点发布控制命令,在紧急情况下也会直接向用户
发送警告信息;
所述信息中心即数据服务器,主要用于存放整个系统的各种事件信息,将相关的信息
分类整合并得出物理对象的变化规律;另一方面负责管理用户,并响应合法用户的数据查
询和分析请求;
所述执行器网络:由若干执行器单元和控制节点组成,控制节点负责接受并执行控制
中心发来的控制命令,以便调整与控制物理对象的某些物理属性;
所述用户终端负责提供用户与CPS之间的接口;
所述CPSRTnet即为CPS实时网络,用于连接系统其它各部分,为系统提供实时网络服
务;
在整个体系结构中,系统通过传感器获取物理环境信息,并通过执行器执行指令改变
物理环境;最前端设备采集单一属性,层层向上,由简单到复杂,系统设...
【专利技术属性】
技术研发人员:谭朋柳,汪亚亚,朱明,冒苏敏,周乐,
申请(专利权)人:南昌航空大学,
类型:发明
国别省市:江西;36
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。