状态依赖型切换系统的数据驱动方法建模

切换系统是由一系列连续或离散的子系统和切换机制组合而成的一类复杂系统,状态依赖型切换系统因其复杂性而尚未被深入研究.因此,通过系统的输入输出轨迹来对状态依赖的切换系统进行数据驱动建模,利用数据挖掘技术寻找数据之间的有用信息,建立输入与输出之间更形象的表达形式;在此基础上提出一种结构框架,根据辨识轨迹的切换时刻将数据分段,借助神经网络建立子系统的模型以及切换规则,深度挖掘状态依赖切换系统的信息,得到切换系统中子系统及子系统间的信息.实验结果表明:相比传统的机理建模,本文提出的数据驱动方法将建模的复杂度降低了17.3%.

基于数据驱动的电力系统虚假数据注入攻击防御框架的研究

电力系统状态估计(power system state estimation,PSSE)在现代智能电网的稳定运行中起着至关重要的作用,但它也容易遭受网络攻击。虚假数据注入攻击(false data injection attacks,FDIA)是最常见的网络攻击方式之一,它可以篡改量测数据并绕过不良数据检测(bad data detection,BDD)机制,从而导致不正确的状态估计结果。文中提出一种基于数据驱动的针对PSSE的FDIA防御框架,该框架包含异常检测子框架和数据恢复子框架。异常检测部分采用改进的图卷积网络(improved graph convolutional network,IGCN)模型,该模型采用动态的边缘条件滤波器作用于图结构中,有效利用电力系统的拓扑信息、节点特征和边特征,从而检测出异常值。数据恢复部分采用变分自编码器(variational auto-encoder,VAE)模型,该模型将深度学习思想与贝叶斯推理相结合,可以有效地将异常数据恢复到在正常运行情况下的数值。针对不同攻击强度和攻击程度下的IEEE 14系统进行案例研究,以评估防御框架的检测与恢复性能。仿真结果表明,基于IGCN的异常检测子框架性能优于常规的数据驱动模型框架,其总体精确率为99.348%,召回率为99.331%,F1值为99.324%,基于VAE的数据恢复子框架的总体平均绝对误差为0.00534 p.u.,证明了防御框架优异的检测与恢复性能。

基于量子化状态驱动的时空自律仿真方法

仿真是研究电力系统的重要工具。传统的电力系统时域仿真基于离散时间积分求解状态变量运动轨迹,无法自动确定仿真范围和步长。文中介绍了一种基于离散事件的仿真方法——量子化状态系统(quantized state systems,QSS)仿真,并在此基础上提出了一种时空自律的仿真方法。该方法将系统的动态变化过程描述为一系列按照时间顺序发生的事件,并根据输入量阈值自动确定仿真范围。算例分析验证了该方法在保证计算准确的同时,能够自适应调整仿真的范围和步长。

异常用电的检测方法：评述与展望

用电侧的非技术性损失(NTL)主要由用户异常用电行为造成,一直是各国电网企业期望解决的重要问题。随着智能电表在电网中的普及,利用配电网、用户侧的量测数据实现对于NTL的高效、精准检测,受到了学术界和业界的广泛关注。首先介绍用户异常用电行为的基本模型、方法与评价指标。随后,从基于系统状态、基于数据驱动和基于博弈论三个角度对现有的异常用电行为检测方法进行系统性的梳理、分析与比较,以总结出其对于后续研究工作开展的借鉴意义。最后,对异常用电行为检测领域的关键技术进行了提炼,并对异常用电行为检测领域未来的研究工作进行了展望。

基于MATLAB的嵌入式系统软件开发

为实现高效的代码编写和方便的系统维护,将统一建模语言(UML)和模型驱动框架(MDA)应用在基于MSC1212单片机的嵌入式系统软件开发中.用MATLAB的Simulink/Stateflow工具箱作为工具,对嵌入式系统进行基于事件驱动的建模与仿真.仿真成功后,在状态图代码生成器中把状态图翻译成高效的C语言代码.最后,用基于MSC1212单片机的目标系统底层驱动函数与翻译的C语言空函数做简单替换,实现了嵌入式系统软件代码的快速生成.实验结果表明,所生成的软件代码在嵌入式目标系统中运行状况良好,其易维护性和执行效率等方面,均优于手工编写的代码.

模型驱动的嵌入式系统设计安全性验证方法研究

基于模型的嵌入式系统安全性分析与验证方法是近年来在安全攸关系统工程领域中出现的一个重要研究热点。提出一种基于模型驱动架构的面向SysML/MARTE状态机的系统安全性验证方法,具体包括:构建了具备SysML/MARTE扩展语义的状态机元模型,以及安全性建模与分析语言AltaRica的语义模型GTS的元模型;然后建立了从SysML/MARTE状态机模型分别到时间自动机模型以及AltaRica模型的语义映射模型转换规则,并基于AMMA平台和时间自动机验证工具UPPAAL设计实现了对SysML/MARTE状态机的模型转换与系统安全性形式化验证的框架。最后给出了一个飞机着陆控制系统设计模型的安全性验证实例分析。

事件驱动的程序设计方法在嵌入式系统中的应用

文章论述了有限状态机理论,结合软件分层的结构思想,详细分析了事件驱动的程序设计方法。结合实际项目油田原油油量计量和防盗系统,分析了该系统远程监测终端软件的层次结构,系统状态和事件的划分方法,给出了具体的程序设计流程,说明了事件驱动的程序设计方法在嵌入式系统中的具体应用。

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。

基于状态预估的大延时网络化控制系统H_∞控制

针对一类具有随机大延时(延时大于系统的采样周期)的网络化控制系统,提出一种基于状态预估和时钟驱动的H∞控制器的设计方法,通过状态预估获取当前控制周期的预估控制状态,并通过相应的控制律计算出控制量输出。利用锥补线性化算法和LMI(Linear Ma-trix Inequality)给出了系统稳定的H∞次优控制器。仿真算例验证了本文结论的有效性和可用性。

模型驱动在数控系统开发中的应用研究

开放式数控系统的研究已经成为目前数控系统研究的热点,模型驱动开发技术是目前软件开发研究的先进技术。为研究模型驱动技术在数控系统软件开发中的应用,作者分析了当前数控系统设计开发中的一些问题,在开放式数控系统软件常用的开发技术基础之上,采用MDD(Model-Driven Developmen)软件设计的思想和开放式模式设计软件的模型结构,分析设计了数控系统的软件开发途径,提出了判断引擎和模式转换规则库相结合的数控模式仲裁模块设计,并利用有限状态机理论、利用Matlab和Stateflow工具箱建立了工作模式仲裁模块的行为状态模型,通过Matlab Simulink仿真环境可以实现对建立的行为模型进行了验证。通过在MATLAB中调试和进行模型的有效验证,可以建立一个无逻辑错误的可执行模型,可以仿真数控系统的运行情况,检验模型是否按照期望的模式在运行。通过这种方法设计开发软件,可使描述文档的问题尽早发现,也使软件的修改更新工作变得简单易操作,而软件的开放性特征也得到了很好地体现。

制度、政策与运行机制:瑞典创新驱动发展研究与启示

创新是国家持续发展的根本动力。瑞典从技术模仿者发展为创新强国,其创新历程与治理特征值得研讨。瑞典福利国家市场经济制度,决定了瑞典在广泛福利基础上以市场竞争为原则的创新政策。政策作为制度的重要媒介,经历了发展技术生产子系统,发展知识、技术生产与市场子系统,均衡发展各子系统及其互动联接等发展阶段,塑造了创新运行机制从政府主导向政府与大企业共同主导、再向包容性市场主导的转变历程。瑞典创新发展经历存在独特之处,也具有普遍特征,对中国创新驱动发展具有重要启示。

基于事件的土地划拨时空数据库若干思考

业务化运行的图文办公系统给土地划拨时空数据库的设计提出了新的要求，即不但要记录时空地块状态的变化，还必须描述表达引起变化的原因（审批事件）与变化过程。本文针对这一问题分析了土地划拨过程中审批事件发生的特点及其对时空地块状态变化的影响规律，提出描述层次结构土地划拨事件及其与时空地块状态因果关系的方法，并借鉴主动数据库领域的研究成果对土地划拨事件及其发生过程进行形式化表达。该方法还为此类系统流程控制的实现提供了新的思路，并为其数据库ＣＡＳＥ工具的设计与实现提供了基础。

“互联网+”背景下嵌入式课程的项目式教学

针对项目式教学缺少规范及难以实施的问题,提出"七步式项目教学法".以具体嵌入式系统开发项目为例,详细描述了该方法的实施过程.实践证明,该方法能够有效提高学生的参与度,增强工程意识和思维,提高教学效果.同时,该方法为项目式教学的开展提供了参考.

长时延闭环网络控制系统稳定性分析与H_∞控制器设计

研究了传感器、执行器为时钟驱动,控制器为事件驱动,网络诱导时延大于一个采样周期的网络(NCS)的稳定性问题。首先将NCS视为时变时滞系统,然后利用Lyapunov-Krasovskii V泛函方法,在处理V导数的时候,不进行放大估计,而是通过引入一些恰当的零项,构造出LMI,得到了闭环系统渐近稳定的一个充分条件,并给出了系统H∞控制器的设计方法。Matlab仿真算例说明了本文方法和结果的有效性。

电力电子混杂系统多时间尺度分析控制与应用(一):理论部分

文中对电力电子混杂系统多时间尺度分析控制与应用研究进行总结,分理论和应用上下两篇。上篇针对电力电子系统在实际应用中急需解决的提升变换能力和可靠性问题,对电力电子科学进行再认识,认为电力电子科学是一门基于功率半导体开关组合模式的电磁能量高效变换的科学。基于再认识框架,解析电力电子系统的多时间尺度混杂特征,进一步明确广义混杂系统的概念。针对广义混杂系统提出数值凸透镜分析解算方法,并予以论证。最后对该方法的发展进行展望。

数据驱动型状态机伺服控制系统的设计和实现

针对电动缸数字驱动控制系统的开发,采用数据驱动状态机设计模式,设计控制系统的软件结构,以适应不同品牌和型号数字驱动器的功能控制。分析了数字驱动器的功能和共有特点。介绍了数据驱动状态机设计模式设计数字驱动器功能模块的具体过程。实现了通用电动缸伺服控制系统数据驱动状态机控制系统的软件结构,对类似项目软件开发可大幅提高软件设计效率和质量。

后向离散状态事件驱动电力电子仿真方法

为解决电力电子系统中的刚性状态方程数值解算困难问题,在后向量化状态系统(BQSS)算法的基础上提出一种后向离散状态事件驱动(BDSED)仿真方法。BDSED方法是隐式的,其关键在于如何选择一组合适的量化函数值组合,使得据此计算出的导数向量能够让各状态变量向其对应的量化函数值趋近。由于在每一步计算中,每一个状态变量下一时刻的量化函数都有两种取值,所以对于复杂高维系统,枚举的方式并不可行;同时各状态变量的量化函数值的确定存在互相耦合、相互制约的关系,导致问题更加困难。为解决该问题,提出一种基于有限状态机的实现方案,并在带非理想器件模型的变换器电路上进行了算例验证。仿真结果表明,基于有限状态机实现的BDSED能高效地选取量化函数值组合,在解算变换器等刚性系统时仿真效率明显优于DSED方法和传统的时间离散刚性解法。

一种嵌入式系统模型的安全性分析验证方法

由于嵌入式系统模型设计周期越来越短,功能越来越复杂,其安全性分析与验证方法是近年来在安全攸关系统工程领域中出现的一个重要研究热点。针对这种情况,文中提出一种基于模型驱动架构的面向SysML/MARTE状态机的系统安全性分析验证方法。具体包括:构建了具备SysML/MARTE扩展语义的状态机元模型,以及高级安全性建模与分析语言AltaRica的语义模型GTS的元模型,然后建立了从SysML/MARTE状态机模型到AltaRica模型的语义映射模型转换规则,并基于AMMA平台和故障树分析工具XFTA实现了对SysML/MARTE状态机的模型转换与系统安全性形式化验证框架的构建。最后给出了民用飞机系统中的机轮刹车系统设计模型的例子进行实例验证分析。实验结果表明,提出的嵌入式系统设计模型的安全性分析与验证方法是具有代表性和可执行性的。

基于离散状态事件驱动的电力电子仿真技术和仿真软件发展现状与展望

电路仿真已经成为电力电子系统分析设计的基础性和支撑性技术之一,基于此形成的电力电子仿真软件是相关科学研究、产品开发和工程应用不可或缺的数值实验平台。然而,由于电力电子系统具有连续与离散过程相互混杂的特点,系统动力学行为跨越s到ns等多个时间尺度,其仿真技术和仿真软件发展仍面临诸多挑战和瓶颈问题。近期,相关系列研究提出了离散状态事件驱动(discretestate event-driven,DSED)的建模仿真理论方法,基于此形成了通用电力电子仿真软件,为解决电力电子混杂系统多时间尺度高效仿真提供了新的技术路线和解决方案。这一方法正在动态发展之中,为了更好地总结和展望其相关研究成果,文中首先分析电力电子系统的多时间尺度混杂特性,在此基础上阐述电力电子仿真技术的发展现状及面临的瓶颈问题,然后系统性地总结针对瓶颈问题提出的离散状态事件驱动建模仿真理论方法,进一步介绍和对比分析电力电子领域常用的商业仿真软件及基于离散状态事件驱动形成的DSIM仿真软件,最后展望相关电力电子仿真技术和仿真软件的未来发展方向。

七号信令系统的面向对象建模与设计

随着程控交换技术的不断发展，程控交换软件日益庞大，对软件系统的维护和扩展提出了更高的要求．本文利用面向对象的方法对七号信令系统进行建模与设计，有效地提高了系统的可靠性、可维护性和可扩展性，为其它程控交换软件系统的开发提供了有益的借鉴．