离散事件系统规范DEVS研究

离散事件系统是一类常见的系统 ,如何对这类系统进行描述与建模是离散事件系统仿真研究的核心内容。离散事件系统规范DEVS是一种离散事件系统形式化描述方法 ,它具有层次化和模块化的特点 ,利用该方法可对复杂的离散事件系统进行建模、设计、分析和仿真。该文详细介绍了DEVS基本模型和耦合模型 ,给出了DEVS在耦合运算下的封闭性构造证明 ,并提出了一种具有嵌套层次结构的DEVS耦合模型实现算法 。

离散信号事件驱动的自动测试系统仿真验证方法与实现

为在设计早期对复杂自动测试系统进行充分验证从而加速其成熟并降低研发成本,对离散事件系统规范进行扩展和改进,在原子模型中引入了端口和故障模式,通过端口间的连接构成耦合模型,提出一种离散信号事件驱动的仿真调度算法,并给出一个C/S架构的支持远程交互的仿真验证实现方案;基于自研的SCATS自动测试系统软件平台,分别针对一个示例系统和真实系统开展了实验,结果表明所提模型和方法支持复杂系统多分辨率层次化建模,仿真具有较高的一致性和执行效率,满足自动测试系统仿真验证工程应用需求。

一种基于离散事件系统规范的复杂产品行为模型描述方法

基于离散事件系统规范(discrete event system specification,DEVS)的多分辨率形式化描述具有层次化、结构化的描述能力,但对模块内部智能行为描述相对匮乏,而基于Agent的建模可以刻画个体的感知行为、通信协作和学习进化。在多分辨率建模框架下,结合DEVS和Agent模型描述以提供对事件、行为、机理等的描述能力;基于多分辨率DEVS模型描述,提出了一种具有耦合封闭性的形式化模型描述方法,其包含多分辨率实体级原子模型描述、多分辨率系统级耦合模型描述;根据该框架特点规范了建模流程并结合实际案例验证了描述框架的有效性。

面向PLC的离散事件控制系统设计方法研究

对于采用可编程逻辑控制器(PLC)实现的复杂离散事件控制系统(DECS),现有设计方法在效率和易用性等方面存在不足。文章提出基于Petri网的建模准则和方法,实现DECS规范化模型的建立;在定义结构化的元素逻辑关系表基础上,设计面向梯形逻辑图(LLD)的转换算法,实现系统模型向PLC程序的自动转换,为构建面向PLC的DECS一体化设计平台奠定技术基础。

离散非线性系统的事件驱动最优控制

为了降低数据传输次数和计算量,针对离散非线性系统的最优控制问题,提出了一种基于单网络值迭代算法的事件驱动最优控制方案。首先,设计了一种新型事件驱动阈值,当事件驱动误差大于该阈值时事件触发;然后,仅利用一个神经网络来构建评价网,直接计算获得系统状态和控制策略,省略了典型自适应动态规划中模型网和执行网的构建,从而减少了神经网络权值的训练量,通过在评价网和控制策略之间不断地迭代,获得事件驱动近似最优控制策略;接着,基于Lyapunov稳定性理论分别证明了闭环系统的稳定性和评价网络权值的一致最终有界性;最后,将该方法应用于一个离散非线性系统上进行仿真,实验结果验证了所提出的事件驱动最优控制方案的有效性。

离散状态事件驱动仿真方法及自适应预估校正算法

在电力电子系统分析中,需要对带间断和刚性的常微分方程组进行仿真计算。然而,采用传统的时间离散算法来求解此类方程组时会遇到诸多困难。Kofman等基于离散事件系统规范(DEVS)提出了量化状态系统(QSS)算法,它不是对时间进行离散,而是将状态量进行离散。QSS算法可以有效求解带间断和刚性的常微分方程组。基于离散事件算法思想,提出适合于电力电子仿真的离散状态事件驱动(DSED)仿真方法;同时,为提高DSED方法的精度,提出基于DSED的预估校正算法;为大幅减少计算量,通过研究计算步数与状态量幅值和频率的关系,提出自适应方法。仿真算例证明了所提算法的有效性。

基于VDEVS的离散制造车间虚拟实体行为模型描述方法

虚拟实体是数字孪生五维模型中重要的组成部分,其行为模型描述了物理实体在外部环境与内部运行机制作用下的实时响应及行为。针对离散制造车间数字孪生虚拟实体行为模型缺乏统一描述与精确定义的难题,提出一种使用基于值的离散事件系统规范(VDEVS)对行为模型进行描述的方法。在原有数字孪生五维模型基础上定义了数字孪生车间虚拟实体分层模型,实现了其与数字孪生车间物理实体的一一映射。通过对传统离散事件系统仿真规范(DEVS)进行扩展提出了VDEVS,从而更加精确地描述离散制造车间复杂系统级、系统级、单元级虚拟实体的行为。最后,针对某加工单元,利用基于VDEVS的方法对其行为模型进行了描述。

DEVS/HLA分布仿真系统的时间推进方法研究

离散事件系统规范(DEVS)和高层体系结构(HLA)关注于不同的系统层次,将它们结合起来可以有效实现模型重用并利于仿真系统的校核和测试。DEVS/HLA分布仿真环境是将两者集成在一起的实现形式,该环境的核心在于如何利用时间管理服务在HLA分布模式下实现DEVS协议。在对DEVS/HLA环境的体系结构进行详细分析的基础上,详细研究了协调者控制和基于映射机制的两种时间推进方法,着重针对映射式方法提出了一种改进的时间推进算法,该算法能够为成员提供尽可能大的前瞻量,从而改进了DEVS/HLA系统的时间推进效率,算法的实际性能通过实验进行了验证。

基于多模块分层组合模型的CAE软件耦合方法

为了弥补复杂装备CAE软件缺乏开放式、可组合式系统架构的短板,提出了一种基于多模块分层组合模型的全链路CAE软件耦合方法。首先,基于离散事件系统规范(DEVS)中离散事件模型+有限状态机+连续时间模型的组合模式,构建CAE软件前处理、数值求解、后处理阶段的核心构件库。其次,采用多模块分层分级的组合模型,基于多智能体系统的事件触发驱动机制,实现全链路CAE核心软构件的自动化耦合。面向盾构/高铁应用场景的仿真结果表明,将CAE全生命周期链路进行构件化细分、自动化耦合,利于研究多因素耦合作用下的复杂装备产品设计。此外,多模块组合模型的架构支持CAE软件核心模块的灵活组合与独立部署,实现对CAE软件向云服务平台整合的支持。

有理双子最小规范式(英文)

提出了有理双子最小规范式和将任一有理双子化成有理规范式的算法 ,以及一套基于最小规范式的“和”、“积”与“星”运算的算法 ,即参加运算的双子与运算的结果都是最小规范式 .

基于DEVS的目标跟踪系统UML建模

目标跟踪系统的建模是信息融合研究的热点之一。本文在目标跟踪系统分析的基础上,将DEVS的形式化描述和UML图形化描述结合起来,研究DEVS的数学模型到UML类模型的映射关系和建模过程,为目标跟踪系统的设计和实现提供了一种可行的方法,并通过EclipseUML环境下的建模和JAVA编程证明其有效性。

基于量化状态的混合系统仿真方法

混合系统仿真和不连续性处理一直是基于时间离散的积分方法所面临的难题,而量化状态系统(Quantized State System,QSS)方法是一种新的基于状态变量离散的数值积分方法。针对混合系统仿真问题,提出一种QSS+DEVS(Discrete Event System Specification)求解方法。混合系统的离散部分以DEVS模型来表示,采用QSS实现混合系统的连续部分离散化,同样用DEVS模型表示,以两个DEVS模型的耦合作为整个混合系统的仿真模型。通过对两个实例系统的仿真求解,验证了QSS+DEVS方法的精确性、高效性和简便性,为混合系统仿真提供了一条新的途径。

基于DEVS的集装箱码头物流系统仿真建模

集装箱码头物流系统是典型的离散事件系统,基于离散事件系统规范,分析了该系统仿真模型中的实体及其功能,采用耦合模型和原子模型的描述形式,构建了集装箱码头物流系统的离散事件系统规范仿真模型。通过em-Plant仿真软件进行仿真实验,获得了较为合理的仿真结果,为集装箱码头物流系统整体性模块化研究奠定了基础。

一类递阶混合控制系统的设计

针对一类具有多个子系统相互关联相互作用的混合动态系统,建立了受控对象和闲环控制系统模型,采用对策论和优化思想求解设计中的有关参数最优值以及局部数值控制规律,并得到对应离散状态的连续状态空间划分和离散状态的迁移条件,在此基础上综合出满足系统需求规范的递阶混合控制器。六自由度运动控制的系统参数与控制器设计实例说明,该方法的可行性和有效性。

一种基于Modelica语言的混合系统DEVS模型架构

Modelica语言采用微分方程描述系统,此外它还具备面向对象编程语言的特性,因此它不仅适用于连续系统的建模,还支持离散系统的模型架构。因此,可以将Modelica作为一种混合系统的建模语言。提出了一个Modelica语言描述的DEVS(Discrete EVent System specification离散事件系统规范)模型架构,并通过对模型的编译过程产生C++代码,获取了同时描述连续系统和离散系统建模的能力。最后给出了用Modelica语言描述的一个飞机导航控制连续-离散仿真系统的例子。

基于DEVS的柔性制造系统逻辑建模与PLC程序设计

针对柔性制造系统控制方案设计过程中逻辑复杂、调试周期长、调试成本高等问题,提出一种基于可试验数字孪生体的虚拟调试方法。该方法以分层的方式建立物理系统的孪生模型,基于离散事件系统规范的扩展形式构建设备层、单元层、系统层3层的逻辑模型,通过仿真对逻辑模型进行重复验证与修改。建立了逻辑模型到PLC程序的映射规则,实现了PLC程序的快速设计。最后,以某柔性制造系统为例,详细演示了逻辑建模过程及PLC程序的设计,验证了所提方法的可行性和有效性。

基于DEVS的SysML混合模型仿真代码自动生成方法

针对现有的系统建模语言(SysML)构建的模型仅支持单一的离散或连续的模型仿真问题,提出了一种基于离散事件系统规范(DEVS)的离散连续混合SysML模型仿真代码自动生成方法。首先,提取了SysML仿真相关的视图和元模型;然后,基于DEVS构建了代码生成相关的元模型,并定义了从SysML元模型到DEVS代码元模型的转换规则;接着,基于该转换规则开发了Sys‑ML模型文本转化为DEVS模型仿真代码的转换程序,再结合adevs框架下与模型无关代码构建了完整的系统仿真代码;最后,以防空系统案例验证了该方法的有效性。

基于HLA/RTI的联合仿真建模技术框架

针对复杂系统仿真建模中存在的分布式交互、协同性及动态性等问题,分别着重研究了HLA/RTI、人工生命MAS、DEVS等仿真建模技术及其相互间的联合策略,在HLA/RTI高层软件体系框架下,以人工生命MAS为系统基本单元建模,以DEVS为系统基础环境建模,并在此基础上,提出了一种联合仿真建模技术框架,给出了在军事后勤保障仿真建模中的应用实例。

基于DEVS的BOM组件与仿真引擎研究

在组件化建模与仿真领域内,基于BOM规范的KD-XSRFrame组件建模与仿真框架得到了广泛的应用,但是以离散时间仿真为手段的设计模式使得由BOM组件构成的仿真系统性能不高。因此,如何提高运行效率成为基于BOM的组件式建模与仿真必须解决的问题。根据现有组件系统的不足,引入离散事件的概念重新设计了BOM组件模型和仿真引擎,提出了基于离散事件系统规范的BOM组件建模框架,实现了以事件为中心的仿真引擎。测试结果表明该系统能有效地减少模型调用和引擎工作的开销,显著地提升了整个仿真系统的运行性能。

基于Agent的DEVS形式化描述与算法实现

为了解决离散事件系统规范DEVS(discrete event system specification)中没有对智能行为提供直接描述方法的问题,将智能体(Agent)建模思想引入到DEVS中,提出了一种具备一定智能性和协作性描述能力的离散事件系统规范Agent-DEVS。该规范以并行DEVS为基础,状态元组被扩充成为Agent特征元组;增加了体现个体智能性的Agent模型元组;并将模型端口的输入、输出扩展成为体现社会协作性的Agent消息类型。另外,还给出了Agent-DEVS模型的实现算法,并将其应用于企业生产调度的仿真建模。算法分析与仿真试验表明,Agent-DEVS的优点主要体现在建模性能上,它可以描述更加复杂的智能行为和自治行为,在计算时间上对整体复杂性的影响不大。