目錄
前言
第1章 信息物理融合系統(tǒng)概述 1
1.1 信息物理融合系統(tǒng)基本概念 1
1.1.1 定義 1
1.1.2 特性 2
1.1.3 相關(guān)術(shù)語 3
1.2 CPS應(yīng)用領(lǐng)域 7
1.2.1 智能電網(wǎng)系統(tǒng) 7
1.2.2 智能交通系統(tǒng) 8
1.2.3 航空航天電子系統(tǒng) 9
1.2.4 智慧醫(yī)療系統(tǒng) 10
1.2.5 智能家電系統(tǒng) 12
1.2.6 環(huán)境監(jiān)測 13
1.2.7 智能建筑 13
1.3 CPS體系結(jié)構(gòu)和相關(guān)技術(shù) 13
1.3.1 CPS體系結(jié)構(gòu) 13
1.3.2 CPS相關(guān)技術(shù) 18
1.4 CPS設(shè)計(jì)方法學(xué)研究 34
1.4.1 CPS設(shè)計(jì)中存在的問題 34
1.4.2 國外研究情況 36
1.4.3 國內(nèi)研究情況 37
1.4.4 基于UML的建模與驗(yàn)證 37
1.4.5 基于Petri網(wǎng)的建模與驗(yàn)證 39
1.4.6 基于自動(dòng)機(jī)的建模與驗(yàn)證 39
參考文獻(xiàn) 40
第2章 CPS建模方法與工具 44
2.1 CPS建模方法概述 44
2.1.1 基于函數(shù)及方程的CPS建模方法 44
2.1.2 面向?qū)ο笈c面向角色的CPS建模方法 45
2.1.3 基于組件的CPS建模方法 46
2.1.4 分層與協(xié)同的CPS建模方法 46
2.2 PtolemyⅡ46
2.2.1 PtolemyⅡ簡介 46
2.2.2 PtolemyⅡ建模環(huán)境 48
2.2.3 PtolemyⅡ特點(diǎn) 49
2.3 Modelica 50
2.3.1 Modelica簡介 50
2.3.2 Modelica建模環(huán)境 52
2.3.3 Modelica特點(diǎn) 54
2.4 Simulink 55
2.4.1 Simulink簡介 55
2.4.2 Simulink建模環(huán)境 55
2.4.3 Simulink特點(diǎn) 65
2.5 LabVIEW 65
2.5.1 LabVIEW簡介 65
2.5.2 LabVIEW建模環(huán)境 67
2.5.3 LabVIEW特點(diǎn) 75
2.6 Multisim 75
2.6.1 Multisim簡介 75
2.6.2 Multisim建模環(huán)境 76
2.6.3 Multisim特點(diǎn) 80
2.7 Acumen 81
2.7.1 Acumen簡介 81
2.7.2 Acumen建模環(huán)境 82
2.7.3 Acumen特點(diǎn) 83
2.8 其他建模工具 83
2.8.1 Afra 83
2.8.2 Hydla 85
2.8.3 HyST 85
參考文獻(xiàn) 86
第3章 CPS組件協(xié)同建模 89
3.1 CPS建模框架 89
3.1.1 CPS空間模型 89
3.1.2 CPS組件層次框架 89
3.2 CPS異元組件 92
3.2.1 基本概念 92
3.2.2 CPS組件能力與功能 93
3.2.3 CPS組件類型 94
3.2.4 CPS組件的異元性 96
3.3 CPS組件建模 96
3.3.1 CPS組件基本結(jié)構(gòu) 96
3.3.2 CPS結(jié)構(gòu)模型 98
3.3.3 CPS行為模型 100
3.4 組件演算 101
3.4.1 組合演算 102
3.4.2 分解演算 103
3.5 開放性組件建模方法模型實(shí)例 104
參考文獻(xiàn) 106
第4章 CPS異元組件模型可擴(kuò)展一致描述方法 107
4.1 CPS一致描述問題 107
4.2 XML描述方法 107
4.3 異元組件的XML描述規(guī)范 108
4.3.1 組件XML描述語法 108
4.3.2 組件結(jié)構(gòu)描述規(guī)范 109
4.3.3 組件行為描述規(guī)范 111
4.4 異元組件的XML描述規(guī)范 113
參考文獻(xiàn) 118
第5章 CPS異元組件模型協(xié)同驗(yàn)證方法 119
5.1 CPS協(xié)同驗(yàn)證技術(shù) 119
5.2 組件的有效性驗(yàn)證 120
5.2.1 組件的完整性驗(yàn)證 120
5.2.2 組件的穩(wěn)定性驗(yàn)證 123
5.3 組件原型的功能仿真 123
5.3.1 函數(shù)組件的功能仿真 123
5.3.2 有限狀態(tài)機(jī)組件的功能仿真 124
5.3.3 復(fù)合組件的功能仿真 124
5.4 組件的綜合和仿真 126
5.4.1 組件的綜合 126
5.4.2 組件的仿真 128
5.5 FPGA在線驗(yàn)證 135
5.5.1 FPGA簡介 135
5.5.2 FPGA在線驗(yàn)證 135
第6章 CPS建模與驗(yàn)證平臺(tái) 138
6.1 XModel簡介 138
6.2 XModel系統(tǒng)分析 138
6.2.1 系統(tǒng)開發(fā)工具及運(yùn)行環(huán)境 138
6.2.2 系統(tǒng)組成及功能 139
6.3 XModel系統(tǒng)設(shè)計(jì) 140
6.3.1 前端框架設(shè)計(jì) 140
6.3.2 組件XML解析器設(shè)計(jì) 144
6.3.3 XModel組件庫設(shè)計(jì) 152
6.4 XModel系統(tǒng)實(shí)施 155
6.4.1 組件模型構(gòu)建 155
6.4.2 組件模型編譯 159
6.4.3 組件模型仿真 159
參考文獻(xiàn) 161
第7章 醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng) 162
7.1 基于XModel平臺(tái)的MCPS組件模型構(gòu)建 162
7.2 仿真方案設(shè)計(jì) 166
7.3 仿真結(jié)果分析與驗(yàn)證 168