基于SysML/MARTE/pCCSL的信息物理融合系统建模方法研究

发布时间：2021-04-22 04:07

　　信息物理融合系统（Cyber Physical Systems,CPS）是一种高级嵌入式系统,它将数字计算系统与物理过程结合起来,更关注计算机与物理环境的交互和协作。自概念被提出以来,CPS一直受到学术界与工业界的高度关注。由于CPS大都是异构的混成系统,处于开放环境中,又融合了连续的物理过程和离散的计算机系统行为,因此CPS具有异构性、不确定性、连续性等特性。同时,由于CPS的应用大都与安全相关或对功耗的要求严苛,因此在保证功能的前提下,仍须满足一定的非功能属性（Non-Functional Properties,NFP）,如时间、能耗等,因而CPS的非功能属性也是研究的一个方面。针对这种异构系统的建模问题一直是人们研究的重点,但是,现如今仍缺乏系统性的方法来建模CPS的特性。为了更系统地建模CPS的异构性、随机性、连续性和非功能属性等,本文提出了一种基于SysML/MARTE/pCCSL的协同建模方法,实现从不同视角建模CPS的不同特征,包括系统的结构、行为、时钟约束和NFP。首先,为了捕捉CPS的特性如异构性和连续行为,扩展了四个SysML/MARTE的元模型,包括需求图、块定义... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 建模CPS的一般方法
        1.2.2 使用SysML/MARTE进行建模和分析
        1.2.3 针对基于UML模型的统计模型检测
    1.3 主要研究内容
    1.4 本文组织结构
    1.5 本章小结
第二章 预备知识与概念
    2.1 系统建模语言SysML
    2.2 实时与嵌入式系统的建模与分析语言MARTE
    2.3 逻辑时钟与时钟约束规范语言CCSL
    2.4 概率有界线性时态逻辑PBLTL
    2.5 本章小结
第三章 SysML/MARTE/CCSL的元模型扩展
    3.1 扩展的SysML/MARTE元模型
        3.1.1 扩展的需求图
        3.1.2 扩展的块定义图
        3.1.3 扩展的内部框图
        3.1.4 扩展的状态机图
    3.2 pCCSL：CCSL的概率随机扩展
        3.2.1 pCCSL的语法
        3.2.2 pCCSL的语义
        3.2.3 组合
    3.3 本章小结
第四章 基于SysML/MARTE/pCCSL的协同建模方法
    4.1 需求建模
    4.2 架构建模
    4.3 设计建模
        4.3.1 时钟建模
        4.3.2 等式建模
        4.3.3 行为建模
    4.4 本章小结
第五章 扩展的元模型和pCCSL的实现
    5.1 MARTE/pCCSL到SHA的转换
        5.1.1 时钟和域
        5.1.2 随机混成自动机SHA
        5.1.3 MARTE/pCCSL模型到SHA的转换
    5.2 基于GeMoC实现扩展的元模型和pCCSL
    5.3 本章小结
第六章 案例分析与实验评估
    6.1 智能建筑系统的需求与分析
    6.2 系统模型的建立
        6.2.1 需求建模
        6.2.2 架构建模
        6.2.3 时钟建模
        6.2.4 等式建模
        6.2.5 行为建模
    6.3 模型的精化
        6.3.1 用户行为的精化
        6.3.2 控制策略的精化
    6.4 能耗、不舒适度与电价分析
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文、参与科研和获得荣誉情况



本文编号：3153132