复杂系统仿真关键技术研究

发布时间：2017-05-12 07:18

  本文关键词：复杂系统仿真关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：仿真是目前研究复杂系统的最重要的方法之一。由于复杂系统内部关系的复杂性、不确定性,总体行为的涌现性等原因使复杂系统仿真方法不同于一般的简单系统。在复杂系统仿真中,往往需要将异构的、地理上分布的多种计算机资源通过网络连接起来,进行综合全面地设计仿真系统。因此,本文将从复杂系统仿真的特点出发,对复杂系统仿真的关键技术进行深入研究,搭建具有通用性和可扩展性的复杂系统仿真支撑环境。论文的主要研究内容如下:本文首先从复杂系统仿真的特殊性出发,分析分布式仿真系统体系结构特点,在此基础上提出层次化的架构体系,从系统的硬件组成、仿真应用、软件环境、人机交互等方面,将仿真系统划分为:硬件层、数据层、业务逻辑层、表示层等,并重点介绍业务逻辑层中仿真支撑平台具体功能。在仿真系统层次式体系结构研究设计的基础上,对多粒度模型集成、仿真任务调度和故障注入分别进行研究。为了将多层次、多粒度的模型进行规范化管理,提出了模型粒度划分规范及模型集成规范,在此基础上,提出模型收集与集成的方法,并为模型调用建立索引机制。对于有依赖关系的仿真任务而言,如果将任务分配与任务调度分开设计,可能会造成仿真应用需求与可用资源不匹配的问题。任务的排序、节点分配是任务调度的前提。本文在任务排序算法和节点分配算法的基础上,提出改进型的集中式调度模型和优先级调度算法,并给出分布式节点同步算法。故障注入作为一种有效的测试系统行为响应和可靠性的技术已经广泛应用在工程系统中。本文在分布式仿真系统架构的基础上,提出基于故障模型的故障注入手段,并提出相应的时间驱动故障仿真算法。最后通过实例验证了该方法的可行性与接口的有效性。最后搭建分布式仿真支撑系统并建立具体的仿真应用实例,通过仿真结果数据和系统性能测试数据分析,验证仿真系统正确性、通用性、可扩展性及复杂系统仿真关键技术的可行性与有效性。
【关键词】：复杂系统仿真 多粒度建模 多粒度模型集成 任务调度 故障注入
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：N941.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 第1章 绪论15-26
• 1.1 研究背景和问题15-18
• 1.1.1 研究背景15-17
• 1.1.2 研究问题的提出17-18
• 1.2 相关领域研究和应用现状18-23
• 1.2.1 分布式仿真技术研究及应用18-20
• 1.2.2 模型集成技术的研究现状20
• 1.2.3 任务调度技术的研究现状20-21
• 1.2.4 故障注入技术的研究现状21-22
• 1.2.5 研究现状总结22-23
• 1.3 论文的研究内容与意义23-24
• 1.3.1 论文的研究内容23-24
• 1.3.2 论文的研究意义24
• 1.4 本文的研究工作与内容安排24-26
• 第2章 复杂系统仿真的体系结构26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 仿真系统相关对象分析26-28
• 2.2.1 复杂系统仿真的特点26-27
• 2.2.2 分布式仿真系统的体系结构特点分析27-28
• 2.3 分布式仿真系统的层次架构28-31
• 2.4 仿真支撑平台的功能层次结构31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 多粒度模型集成框架研究34-47
• 3.1 引言34
• 3.2 多粒度建模方法与技术34-40
• 3.2.1 多分辨率建模及相关的概念34-36
• 3.2.2 多分辨率建模的技术分析36-37
• 3.2.3 多分辨率建模实现方法分析37-39
• 3.2.4 多分辨率建模技术的约束性分析39-40
• 3.3 仿真系统模型粒度分析40-41
• 3.4 多粒度模型集成框架设计41-46
• 3.4.1 模型集成规范41-42
• 3.4.2 模型集成方法42-43
• 3.4.3 集成模型分类43-44
• 3.4.4 模型索引机制44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 任务调度技术研究47-62
• 4.1 引言47
• 4.2 任务调度一般性研究47-54
• 4.2.1 基于设计结构矩阵（DSM）的模型排序47-50
• 4.2.2 任务分配算法50-52
• 4.2.3 任务调度策略52-53
• 4.2.4 调度策略选择53-54
• 4.3 分布式调度算法分析研究54-57
• 4.3.1 调度算法相关术语54-55
• 4.3.2 系统仿真帧周期确定方法55
• 4.3.3 优先级驱动调度算法55-57
• 4.4 基于优先级的混合任务调度算法57-60
• 4.4.1 非实时优先级驱动算法57-59
• 4.4.2 多速率分布式仿真中节点同步算法59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第5章 故障注入技术研究62-72
• 5.1 引言62
• 5.2 故障注入技术研究62-65
• 5.2.1 故障注入的原理62-63
• 5.2.2 故障注入技术分类63-64
• 5.2.3 基于仿真的故障注入技术64-65
• 5.3 故障注入系统结构设计65-67
• 5.3.1 分布式系统故障注入结构65-66
• 5.3.2 故障注入的时间控制66-67
• 5.4 故障注入算法研究67-70
• 5.4.1 故障注入时间驱动仿真算法研究67-69
• 5.4.2 故障注入接口方式测试验证69-70
• 5.5 本章小结70-72
• 第6章 复杂系统仿真的关键技术验证72-83
• 6.1 引言72
• 6.2 分布式仿真系统的资源管理模块72-73
• 6.2.1 仿真资源的配置管理73
• 6.3 仿真模型集成及任务设计73-77
• 6.3.1 仿真模型集成73-74
• 6.3.2 试验任务设计74-76
• 6.3.3 仿真性能测试项76-77
• 6.4 仿真任务运行监控及系统性能分析77-82
• 6.4.1 仿真任务运行77-79
• 6.4.2 系统性能分析79-82
• 6.5 本章小结82-83
• 总结83-85
• 参考文献85-89
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单89-90
• 致谢90

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本文编号：359163