松耦合联邦系统对齐方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种松耦合联邦系统对齐方法、装置、设备及存储介质。所述松耦合联邦系统对齐方法包括：在联邦系统的每次状态变迁过程中，根据预先选取的联邦成员基准状态进行状态对齐；在基准状态对齐时，根据预先构建的联邦系统状态空间模型，确定联邦系统中各联邦成员的各属性状态的状态切面。本申请选取联邦成员某一状态作为比较基准，在该状态对齐下，联邦成员其他属性状态进行计算比对，逼近连续系统行为。相比较于时钟对齐方式，选择具有实际物理意义的基准状态进行对齐，更符合实际工程应用。同时有效克服现有的基于单一时间变量的时钟对齐方法不能完整的灵活的解释松耦合联邦系统行为演化的缺点。系统行为演化的缺点。系统行为演化的缺点。

【技术实现步骤摘要】
松耦合联邦系统对齐方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及工业互联网领域，尤其涉及一种松耦合联邦系统对齐方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着工业互联网的深度应用，机器、物料、产品、工装、人以及软件系统等工业全要素将打破异构约束进行信息流通、互联互操作。未来工业互联网一定是虚实融合的CPS(信息物理系统，Cyber
‑
Physical Systems)，而松耦合联邦系统能够较好的表征CPS。联邦系统由多个联邦成员组成。联邦成员可以是物理对象，如真实世界的设备、系统、工装等工业要素，又可以是虚拟对象，如模型、算法、软件等。松耦合联邦系统是指联邦成员按需联接、灵活定制，具有动态变结构，能够满足工业要素动态加入动态退出的应用需求。松耦合联邦系统以数据为中心，每次采集的联邦成员状态数据构成联邦系统的一个状态切面，海量数据组合成离散的状态空间。为了保证联邦成员间数据流通的逻辑正确性和因果关系性，需要数据在同一比对基准下才具有现实意义。因此需要研究松耦合联邦系统状态对齐技术，保证联邦成员在正确的时间正确的“位置”进行互操作，保证联邦成员状态变迁的准确性，驱动联邦系统行为演化。
[0003]目前一般采用的是时钟对齐方法。在离散事件仿真中设定固定的时钟推进步长，声明同步点、注册同步点，请求时钟推进，并发送指令(包含时钟信息)，待所有联邦成员仿真推进完成，再次声明、注册、申请及推进仿真时钟，以此实现各个分布式联邦成员的仿真时钟保持一致。
[0004]动态变结构的松耦合联邦系统中，物理系统与虚拟系统深度融合，以数据为中心驱动系统行为演化，存在数据并不总是以时间为基准的情况，此时时钟对齐方式存在着以下不足：
[0005]1)时钟对齐方法方式无法很好的解释系统的行为演化。一方面，存在联邦成员数据并不都是以时间为基准的情况，选择实际的物理状态更有现实意义；另一方面，物理系统与虚拟系统的时间比例尺度相差比较大。此时时钟对齐方式不能很好的诠释系统行为演化。
[0006]2)时钟对齐方式缺少灵活性，效率低。由于联邦系统是动态变结构，成员联接矩阵具有稀疏性，成员间数据流通的时效性不同，而时钟对齐方法设定固定的时钟步长，所有联邦成员达到时钟同步点后再进行下一次的时钟推进，效率低的同时，联邦成员不能动态加入和退出，无法灵活应对松耦合系统的动态变结构。
[0007]针对以上时钟对齐方式的不足，提出状态对齐方法。状态对齐是指选取联邦成员某一状态作为比较基准，在该状态对齐下，联邦成员其他属性状态进行计算比对，逼近连续系统行为。相比较于时钟对齐方式，选择具有实际物理意义的状态进行对齐，更符合实际工程应用。此外对于动态变结构，灵活选取基准状态。该方法的提出是为了克服现有的基于单一时间变量的时钟对齐方法不能完整的解释松耦合联邦系统行为演化机制，对于动态实时
变结构缺少灵活性缺点。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种松耦合联邦系统对齐方法、装置、设备及存储介质。
[0009]第一方面，本申请提供了一种松耦合联邦系统对齐方法，所述松耦合联邦系统对齐方法包括：
[0010]在联邦系统的每次状态变迁过程中，根据预先选取的联邦成员基准状态进行状态对齐；所述联邦系统由多个联邦成员构成；
[0011]在基准状态对齐时，根据预先构建的联邦系统状态空间模型，确定联邦系统中各联邦成员的各属性状态的状态切面。
[0012]可选地，所述松耦合联邦系统对齐方法还包括：
[0013]根据所述联邦系统中联邦成员间的数据交互关系，构建联接矩阵A；
[0014]根据所述联接矩阵A，构建用于反映每个联邦成员状态信息的联邦成员状态空间模型；联邦成员状态信息由多个属性状态构成；
[0015]根据各联邦成员状态空间模型，构建所述联邦系统状态空间模型；
[0016]所述数据交互关系为：
[0017][0018]式中，m表示联邦系统中联邦成员的数量。
[0019]可选地，所述根据所述联接矩阵A，构建用于反映每个联邦成员状态信息的联邦成员状态空间模型，包括：
[0020]对于每个联邦成员，确定该联邦成员具有的多个属性状态；
[0021]根据所述联接矩阵A确定各属性状态对应的自身状态变量和关联成员的输入状态数据；
[0022]根据所述自身状态变量构建只与该联邦成员自身属性状态相关的第一状态方程；
[0023]根据所述输入状态数据构建与该联邦成员自身属性状态及所述输入状态数据控制的第二状态方程；其中，第一状态方程和第二状态方程构成该联邦成员状态空间模型。
[0024]可选地，根据各联邦成员状态空间模型，采用下式构建所述联邦系统状态空间模型：
[0025][0026]其中，表示联邦系统(k+1)状态，k表示状态变迁迭代次序号角标，表
示第一状态方程的联邦系统状态转移矩阵，表示第二状态方程的联邦系统状态转移矩阵，符号
⊙
表示两个矩阵的哈达玛积，W(k)表示状态空间误差。
[0027]可选地，所述松耦合联邦系统对齐方法还包括：
[0028]根据联邦成员数据交互条件和/或数据交互频率，选取联邦成员中同属性状态作为基准状态。
[0029]可选地，根据预先选取的联邦成员基准状态采用以下方式进行状态对齐：
[0030]当所述联邦成员基准状态的取值为确定值时，对联邦成员基准状态进行映射对齐；
[0031]当所述联邦成员基准状态的取值为不确定值时，对联邦成员基准状态进行参数多项式对齐。
[0032]第二方面，本申请提供了一种松耦合联邦系统对齐装置，所述松耦合联邦系统对齐装置包括：
[0033]状态空间模块，用于根据各联邦成员状态空间模型，构建所述联邦系统状态空间模型；
[0034]状态对齐模块，用于在联邦系统的每次状态变迁过程中，根据预先选取的联邦成员基准状态进行状态对齐；所述联邦系统由多个联邦成员构成；
[0035]在基准状态对齐时，根据预先构建的联邦系统状态空间模型，确定联邦系统中各联邦成员的各属性状态的状态切面。
[0036]可选地，所述状态空间模块，具体用于根据所述联邦系统中联邦成员间的数据交互关系，构建联接矩阵A；根据所述联接矩阵A，构建用于反映每个联邦成员状态信息的联邦成员状态空间模型；根据各联邦成员状态空间模型，构建所述联邦系统状态空间模型；
[0037]所述数据交互关系为：
[0038][0039]式中，m表示联邦系统中联邦成员的数量。
[0040]第三方面，本申请提供了一种松耦合联邦系统对齐设备，所述松耦合联邦系统对齐设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；
[0041]所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上任一项所述的松耦合联邦系统对齐方法的步骤。
[0042]第四方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种松耦合联邦系统对齐方法，其特征在于，所述松耦合联邦系统对齐方法包括：在联邦系统的每次状态变迁过程中，根据预先选取的联邦成员基准状态进行状态对齐；所述联邦系统由多个联邦成员构成；在基准状态对齐时，根据预先构建的联邦系统状态空间模型，确定联邦系统中各联邦成员的各属性状态的状态切面。2.根据权利要求1所述的松耦合联邦系统对齐方法，其特征在于，所述松耦合联邦系统对齐方法还包括：根据所述联邦系统中联邦成员间的数据交互关系，构建联接矩阵A；根据所述联接矩阵A，构建用于反映每个联邦成员状态信息的联邦成员状态空间模型；联邦成员状态信息由多个属性状态构成；根据各联邦成员状态空间模型，构建所述联邦系统状态空间模型；所述数据交互关系为：式中，m表示联邦系统中联邦成员的数量。3.根据权利要求2所述的松耦合联邦系统对齐方法，其特征在于，所述根据所述联接矩阵A，构建用于反映每个联邦成员状态信息的联邦成员状态空间模型，包括：对于每个联邦成员，确定该联邦成员状态信息具有的多个属性状态；根据所述联接矩阵A确定各属性状态对应的自身状态变量和关联成员的输入状态数据；根据所述自身状态变量构建只与该联邦成员自身属性状态相关的第一状态方程；根据所述输入状态数据构建与该联邦成员自身属性状态及所述输入状态数据控制的第二状态方程；其中，第一状态方程和第二状态方程构成该联邦成员状态空间模型。4.根据权利要求2所述的松耦合联邦系统对齐方法，其特征在于，根据各联邦成员状态空间模型，采用下式构建所述联邦系统状态空间模型：其中，表示联邦系统(k+1)状态，k表示状态变迁迭代次序号角标，表示第一状态方程的联邦系统状态转移矩阵，表示第二状态方程的联邦系统状态转移矩阵，符号
⊙
表示两个矩阵的哈达玛积，W(k)表示状态空间误差。5.根据权利要求1所述的松耦合联邦系统对齐方法，其特征在于，所述松耦合联邦系统对齐方法还包括：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵骥，齐晓锐，吴教丰，
申请(专利权)人：北京华园西姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：