浅议物理基于方程信息物理融合系统建模与仿真技术如何

论文导读：
摘要：信息物理融合体系(Cyber-Physical Systems, CPS)是一种计算、通信、制约与物理历程深度融合的复杂工程体系,通过计算资源与物理世界的有机集成,实现了嵌入式计算、网络通信、分布式制约等计算历程与物理历程的综合。出于系统结构复杂,涉及学科种类和技术门类繁多,CPS探讨而临着基础分歧、协同分析与设计、体系验证等诸多方面的挑战,其中CPS建模与仿真技术是CPS探讨的基础技术之。基于方程的建模语言Modepca具有而向对象、非因果建模、连续离散混合和多领域统一等特性,适用于复杂体系建模。本论文从Modepca为探讨载体,对CPS统建模与高效仿真技术进行了深入探讨。基于方程的CPS体系模型规模大,求解时问长,为了进行高效率仿真,需要应用规划分解技术降低模型耦合度。对于CPS中的多维物理体系模型而言,经典的规划分解办法面对状态空间膨胀不足。本论文提出了基于类型约束的加权二部图的形式化描述办法,通过加权二部图描述混合向量空间物理体系模型的方程体系结构约束,同时改善了相应的图论基础算法,设计了而向混合向量空间物理体系的仿真规划对策,将混合向量空间方程体系分解为小规模的序列化的方程子集,解决了状态空间膨胀不足,提升了仿真效率时间定义和同步并发是CPS体系建模与仿真中两个根本性不足,Modepca难从准确描述连续时间和离散时间,连续离散混合体系模型仿真时也有着状态事件检测过多导致的效率不足。本论文通过借鉴同步体系中的时钟机制,对Modepca语义进行了扩展,通过时钟与时间语义的融合实现CPS信息体系与物理体系的统一表达；通过时钟推演办法来确定信息体系与物理体系模型之间的边界,通过规划分解的办法确定了两类体系之间的同步约束,基于数据流同步原则和全局仿真时钟实现了CPS体系统仿真,通过状态事件与时钟事件的分离处理提高了仿真效率。由于CPS的结构与时空复杂性,需要通过建立大规模、高分辨率的体系模型来获取更为准确的体系行为,充分使用计算资源提高体系仿真效率是一种实际需求,而构建面向并行计算的体系仿真模型是艰难繁复的工作。本论文结合建模语言的非因果特性,通过规划分解获得仿真计算的数据依赖联系,构建了基于方程粒度的任务图,设计了相应的并行调度算法和仿真程序生成对策,以而实现了基于方程的体系仿真自动并行化技术,能够避开设计人员人为构建并行仿真模型的繁复工作。本论文探讨为CPS体系建模与仿真技术探讨开辟了一条新通路,同时也为构建CPS体系建模仿真平台提供了论述基础,为进一步深入开展CPS体系探讨提供了有力的技术支撑,这将有助于发掘CPS的巨大经济潜力和社会影响力,进而为我国工业化与信息化两化融合的可持续进展注入新的科技促进力。关键词：信息物理融合体系论文混合向量空间物理体系论文Modepca论文统一建模与仿真论文自动并行化论文
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Abstract6-8
目录8-10
1 绪论10-19

1.1 概述10-11

1.2 国内外探讨综述11-17

1.3 探讨内容与组织结构17-19

2 基于Modepca的体系建模与仿真19-31

2.1 基于Modepca的体系建模19-27

2.2 基于Modepca的体系仿真27-30

2.3 小结30-31

3 混合向量空间物理体系仿真规划31-55

3.1 概述31

3.2 探讨对象分析31-34

3.3 混合向量空间方程体系的类型体系34-38

3.4 基于类型约束的加权二部图38-42

3.5 混合向量空间方程体系适度平坦化对策42-48

3.6 面向混合向量空间体系的规划分解对策48-51

3.7 示例分析与验证51-54

3.8 小结54-55

4 信息物理体系建模与仿真55-88

4.1 概述55

4.2 探讨对象分析55-60

4.3 CPS体系统一建模60-72

4.4 面向CPS的体系仿真规划72-83

4.5 面向CPS的体系统一仿真求解83-87

4.6 小结87-88

5 面向并行计算的仿真自动规划88-115

5.1 概述88-89

5.2 并行计算概念89-92

5.3 探讨对象分析92-95

5.4 体系仿真并行自论文导读：动规划95-1105.5示例分析与验证110-1145.6小结114-1156结论与展望115-1176.1全文结论115-1166.2探讨展望116-117致谢117-118参考文献118-127附录作者攻读博士学位期间发表的论文127上一页12
动规划95-110

5.5 示例分析与验证110-114

5.6 小结114-115

6 结论与展望115-117

6.1 全文结论115-116

6.2 探讨展望116-117

致谢117-118
参考文献118-127
附录 作者攻读博士学位期间发表的论文127