面向CPS系统仿真的建模方法研究与设计

CPS仿真建模在构建CPS系统时具有重要意义,不仅能够在系统开发过程中对系统进行验证和测试,而且是模型驱动开发中的重要环节。CPS系统通过精化和提炼可分为物理实体和计算实体,采用具有动态连续性、基于时间的运动状态行为模型构建物理实体;计算实体模型则采用基于有限状态机的离散系统行为模型进行构建。通过面向时间的状态精化对两种行为模型进行扩展,将两种扩展模型进行融合,完成CPS系统的建模仿真。分析了构建计算实体模型的统一建模语言(UML)以及构建物理实体模型的simulink/RTW建模工具的可行性,提出了基于UML框架的两种异质模型融合方法。

一种信息物理融合系统仿真建模方法

仿真建模作为信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)开发的重要支撑,在CPS领域得到广泛应用,CPS与传统的嵌入式系统有很大的不同,不仅系统规模更加庞大,系统异质性更加明显,而且具有网络化开放性、计算过程与物理过程融合、时空特性鲜明等特点,这给CPS仿真建模带来了很大的挑战。针对CPS计算-物理深度融合的问题,结合CPS典型实例月球车系统应用需求,设计了月球车的CPS化架构,在Rhapsody环境中,建立了系统的静态结构图和动态行为图,采用模型转换技术,把Simulink建立的系统物理连续动态模型导入到月球车UML模型,基于实时性实现了CPS系统计算实体与物理实体融合的仿真建模,最后对融合模型进行了仿真,仿真结果满足系统需求,这对于CPS仿真建模和CPS系统开发具有重要意义。