基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法及系统技术方案

本公开提供了一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法及系统，所述方案包括：基于嵌入式控制系统的功能及模块划分，构建抽象PRES网模型；基于相关约束条件确定所述抽象PRES网模型中的库所型子网；利用所述库所型子网对所述抽象PRES网模型进行求精操作，获得求精的PRES网模型；基于获得的求精的PRES网模型，实现嵌入式控制系统的仿真。所述方案利用所述库所型子网替换所述抽象PRES网模型中的库所，实现PRES网的求精操作，利用求精的PRES网解决了大规模复杂嵌入式系统进行建模仿真分析时，会遇到“状态空间爆炸”问题，提高了嵌入式系统建模仿真的效率和精度。

【技术实现步骤摘要】
基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法及系统
本公开涉及嵌入式系统仿真
，特别是涉及一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。嵌入式系统已广泛应用于5G芯片、汽车电子、通讯设备、工业互联网、家用电器和物联网等多个领域，并且随着需求的增加而变得越来越复杂。如何对嵌入式系统进行建模以及如何保证模型的正确性是一个非常值得关注的问题。现有技术中，采用多种建模方法对嵌入式系统进行仿真，如UML、MARTE、SYSML、Petri网和有限状态机等。这些建模方法从不同的侧面描述嵌入式系统的特征，并没形成统一的标准。相比较而言，Petri网具有形式化的数学定义和严格规范的推导规则，是一种比较完善的建模语言。一般Petri网可以对具有并发、冲突和不确定性等特点的系统进行描述，但是在嵌入式系统建模中存在以下不足：一般Petri网没有层次结构，没考虑时间因素和对数据流的描述能力有限。PRES网(Petrinetbasedrepresentationforembeddedsystems)是一种基于嵌入式系统描述的扩展Petri网，它可以捕获时间信息，提高表达能力，在不同层次上描述嵌入式系统。然而，专利技术人发现当采用PRES网对大规模复杂嵌入式系统建模时，会遇到PRES网状态空间爆炸问题，使得建模和分析难以进行，这严重影响了PRES网在大规模复杂嵌入式系统形式化建模中的应用，PRES网“状态空间爆炸”问题是NP-hard问题，没有办法彻底解决，但可以通过性质保持求精操作得到缓解。然而，现有方法并不存在对PRES网进行合理的性质保持的方案，因此，如何解决PRES网状态空间爆炸问题是当前急需解决的技术问题。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提供了一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法及系统，通过为利用所述库所型子网替换所述抽象PRES网模型中的库所，实现PRES网的求精操作，利用求精的PRES网解决了大规模复杂嵌入式系统进行建模仿真分析时，会遇到“状态空间爆炸”问题，提高了嵌入式系统建模仿真的效率和精度。根据本公开实施例的第一方面，提供了一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法，包括：基于嵌入式控制系统的功能及模块划分，构建抽象PRES网模型；基于相关约束条件确定所述抽象PRES网模型中的库所型子网；利用所述库所型子网对所述抽象PRES网模型进行求精操作，获得求精的PRES网模型；基于获得的求精的PRES网模型，实现嵌入式控制系统的仿真。进一步的，所述求精操作为利用所述库所型子网替换所述抽象PRES网模型中的库所，获得求精的PRES网模型。进一步的，当所述抽象PRES网模型中包括若干个库所，且各库所间均不共享输入和输出变迁时，可利用库所型子网替换所述抽象PRES网模型中所有的库所，实现求精操作。进一步的，为了保证求精的PRES网的活性，所述抽象PRES网模型需要满足以下条件：抽象PRES网模型具有活性，且抽象PRES网模型的库所型闭网具有活性。进一步，为了保证求精的PRES网的有界性，所述抽象PRES网模型需要满足以下条件：抽象PRES网模型是有界的，且抽象PRES网模型的库所型闭网也是有界的。进一步的，所述相关约束条件为，对于库所型子网Npp＝(Ppp,Tpp,Ipp,Opp,Mpp,0)，需满足以下条件：(i)Ppp为原网N的非空库所集合，Tpp为原网N的非空变迁集合；(ii)Ipp为原网N中仅属于子网Npp的非空输入弧集合，Opp为原网N中仅属于子网Npp的非空输出弧集合；(iii)Npp仅有库所能与外部相连接；(iv)Npp是连通的，并且存在唯一的输入库所pin和唯一的输出库所pout；(v)对于Npp的每个变迁t都存在一个变迁函数f；(vi)对于Npp的每个变迁t都存在一个最小时滞d-和一个最大时滞d+，并且d-≤d+，R+是非负实数集。根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真系统，包括：抽象PRES网模型构建单元，其用于基于嵌入式控制系统的功能及模块划分，构建抽象PRES网模型；库所型子网构建单元，其用于基于相关约束条件确定所述抽象PRES网模型中的库所型子网；求精操作单元，其用于利用所述库所型子网对所述抽象PRES网模型进行求精操作，获得求精的PRES网模型；仿真分析单元，其用于基于获得的求精的PRES网模型，实现嵌入式控制系统的仿真。根据本公开实施例的第三个方面，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，执行上述的一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法。根据本公开实施例的第四个方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述的一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法。与现有技术相比，本公开的有益效果是：(1)本公开提供了一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法，所述方案通过利用库所型子网替换所述抽象PRES网模型中的库所，获得求精的PRES网模型，通过求精后的PRES网模型有效解决了复杂嵌入式系统的建模仿真问题，能够很好的描述嵌入式系统的实时、功能特征。(2)本公开所述方案通过利用库所型子网替换所述抽象PRES网模型中的库所，获得的求精的PRES网模型可以保持相关重要性质不变，因此，在扩展PRES网模型时不需要进行可达空间分析，解决了现有PRES网直接用于大规模复杂嵌入式系统进行建模和分析时遇到的“状态空间爆炸”问题；能够有效提高复杂嵌入式系统仿真分析的效率和准确性。本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本公开实施例一中所述的PRES网示例结构图；图2(a)为本公开实施例一中所述的库所型子网的一个示例结构图；图2(b)为本公开实施例一中所述的库所型子网的另一个示例结构图图3为本公开实施例一中所述的嵌入式控制系统的抽象PRES网结构示意图；图4为本公开实施例一中所述的关于机器人r1的子系统库所型子网结构示意图；图5为本公开实施例一中所述的关于机器人r2的子系统库所型子网结构示意图；图6为本公开实施例一中所述的求精操作后的嵌入式控制系统PRES网结构示意图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法，其特征在于，包括：/n基于嵌入式控制系统的功能及模块划分，构建抽象PRES网模型；/n基于相关约束条件确定所述抽象PRES网模型中的库所型子网；/n利用所述库所型子网对所述抽象PRES网模型进行求精操作，获得求精的PRES网模型；/n基于获得的求精的PRES网模型，实现嵌入式控制系统的仿真。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法，其特征在于，包括：
基于嵌入式控制系统的功能及模块划分，构建抽象PRES网模型；
基于相关约束条件确定所述抽象PRES网模型中的库所型子网；
利用所述库所型子网对所述抽象PRES网模型进行求精操作，获得求精的PRES网模型；
基于获得的求精的PRES网模型，实现嵌入式控制系统的仿真。


2.如权利要求1所述的一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法，其特征在于，所述相关约束条件为，对于库所型子网Npp＝(Ppp,Tpp,Ipp,Opp,Mpp,0)，需满足以下条件：
(i)Ppp为原网N的非空库所集合，Tpp为原网N的非空变迁集合；
(ii)Ipp为原网N中仅属于子网Npp的非空输入弧集合，Opp为原网N中仅属于子网Npp的非空输出弧集合；
(iii)Npp仅有库所能与外部相连接；
(iv)Npp是连通的，并且存在唯一的输入库所pin和唯一的输出库所pout；
(v)对于Npp的每个变迁t都存在一个变迁函数f；
(vi)对于Npp的每个变迁t都存在一个最小时滞d-和一个最大时滞d+，并且d-≤d+，R+是非负实数集。


3.如权利要求1所述的一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法，其特征在于，所述求精操作为利用所述库所型子网替换所述抽象PRES网模型中的库所，获得求精的PRES网模型。


4.如权利要求1所述的一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法，其特征在于，当所述抽象PRES网模型中包括若干个库所，且各库所间均不共享输入和输出变迁时，可利用库所型子网替换所述抽象PRES网模型中所有的库所，实现求精操作。


5.如权利要求1所述的一种基于PRES网求精操作的嵌入式系统仿真方法，其特征在于，为了保证求精的PRES网的活性，所述抽象P...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏传良，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东;37