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面向信息物理融合系统的混成攻击图分析方法
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作者 葛要港 陈鑫恺 +1 位作者 徐丙凤 何高峰 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第6期1616-1624,共9页
针对信息物理融合系统(CPS)中信息系统与物理系统的复杂互联问题,提出一种混成攻击图模型,实现对CPS攻击的有效建模与分析,支持离散与连续信息共存的攻击建模。在此基础上,提出一种基于模型检测的混成攻击图分析方法,通过模型检测技术,... 针对信息物理融合系统(CPS)中信息系统与物理系统的复杂互联问题,提出一种混成攻击图模型,实现对CPS攻击的有效建模与分析,支持离散与连续信息共存的攻击建模。在此基础上,提出一种基于模型检测的混成攻击图分析方法,通过模型检测技术,将混成攻击图转化为时间自动机模型,采用度量区间时序逻辑,描述系统对离散与连续信息的安全属性,使用模型检测器进行可满足性验证。通过智能家居系统的案例说明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 信息物理融合系统 模型检测 混成攻击图 形式化方法 时间自动机 度量区间时序逻辑 安全属性
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一类混杂系统的推广自动机模型及其仿真 被引量:9
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作者 张悦 王东风 +1 位作者 韩璞 徐大平 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第15期3546-3549,共4页
通过分析混杂系统的特点,以混杂系统自动机建模理论为基础,结合一种特殊的并行投影结构(Projection Construct),提出了针对混杂系统的推广自动机模型。该模型着眼于连续状态空间的划分。并行投影结构有效的处理了离散事件动态子系统和... 通过分析混杂系统的特点,以混杂系统自动机建模理论为基础,结合一种特殊的并行投影结构(Projection Construct),提出了针对混杂系统的推广自动机模型。该模型着眼于连续状态空间的划分。并行投影结构有效的处理了离散事件动态子系统和连续变量动态子系统之间的接口问题。该方法获得的混杂系统模型由图形的方式表示,简单直观。最后用两个实例介绍了推广自动机模型的建模过程,并借助Matlab环境中的Stateflow工具箱,对模型进行了仿真,结果表明该模型能够很好地解决混杂系统中离散部分和连续部分的同步协调问题。 展开更多
关键词 混杂系统 推广自动机 模型 STATEFLOW 仿真
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基于Craig插值的线性混成系统符号化模型检测 被引量:2
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作者 陈祖希 徐中伟 +1 位作者 霍伟伟 喻钢 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1338-1346,共9页
最强后件的计算是模型检测算法的核心.本文使用一阶逻辑可满足性模线性算术理论给出线性混成自动机的有界模型检测表示公式,利用一阶逻辑公式不可满足情况下的插值存在性定理,对线性混成自动机的有界模型检测公式进行指定的划分,使用支... 最强后件的计算是模型检测算法的核心.本文使用一阶逻辑可满足性模线性算术理论给出线性混成自动机的有界模型检测表示公式,利用一阶逻辑公式不可满足情况下的插值存在性定理,对线性混成自动机的有界模型检测公式进行指定的划分,使用支持线性算术插值计算的可满足性模理论后端证明引擎的线性时间复杂度的消解反证技术获得这两部分公式间的插值公式,按一阶逻辑Craig插值的性质,所得到的插值公式就是模型检测过程中最强后件公式的上近似表示.有效地避免了使用逻辑编码方案实现线性混成自动机模型检测过程中需要双指数时间复杂度的量词消去操作求取最强后件公式,也不需像有界模型检测按步长展开变迁公式进行可满足性判定.最后本文在此最强后件计算的基础上,以有界模型检测技术作为反例确认方法,实现了一种无假反例的混成系统近似可达集计算算法.实验证明该算法与目前已经得到广泛工业应用的有界模型检测算法相比具有更优的性能. 展开更多
关键词 Craig插值 可满足性模理论 线性混成自动机 符号模型检验 混成系统
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基于混成自动机的CPS行为建模与属性验证 被引量:2
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作者 拓明福 周兴社 +1 位作者 李嘉林 李辉 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2016年第3期40-44,共5页
系统实时性、安全性和可靠性等非功能属性是信息物理系统在诸多领域应用的关键因素。论文在分析CPS模型构建与分析验证中面临的挑战的基础上,提出了一种CPS行为建模与属性验证方法。该方法首先基于混成自动机对CPS的行为进行建模,然后... 系统实时性、安全性和可靠性等非功能属性是信息物理系统在诸多领域应用的关键因素。论文在分析CPS模型构建与分析验证中面临的挑战的基础上,提出了一种CPS行为建模与属性验证方法。该方法首先基于混成自动机对CPS的行为进行建模,然后将此模型转换为混合程序模型,最后在定理证明器KeYmaera中对HP模型的属性进行形式化验证。文中论述了行为模型描述语言的结构,建立了混成自动机模型与HP模型之间的转换规则,分析了模型转换的一致性。应用实例表明:该方法既能简单直观地描述CPS动态行为,又能对CPS的属性进行严格的形式化验证,且有效避免了形式化验证中的状态空间爆炸问题。 展开更多
关键词 信息物理系统 模型验证 混成自动机 混合程序 模型转换
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基于混杂系统的风力发电机组建模与控制 被引量:10
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作者 徐大平 高峰 吕跃刚 《动力工程》 CSCD 北大核心 2009年第4期369-374,共6页
针对风力发电机组系统固有的混杂系统典型特征,运用混杂自动机理论和混合逻辑动态理论建立了风力发电机组的混杂模型,设计了基于自动机模型的全程混杂控制系统,并以1台额定功率为300 MW的变速变桨距风力发电机组为例进行了仿真.结果表明... 针对风力发电机组系统固有的混杂系统典型特征,运用混杂自动机理论和混合逻辑动态理论建立了风力发电机组的混杂模型,设计了基于自动机模型的全程混杂控制系统,并以1台额定功率为300 MW的变速变桨距风力发电机组为例进行了仿真.结果表明:自动机模型可实现风电机组的全程模拟,自动机的混杂控制系统可满足风电机组全程控制的要求,而且基于混合逻辑动态模型的预测控制也实现了功率输出优化,证明了混杂系统理论应用于风力发电研究领域的有效性和实用性. 展开更多
关键词 风力发电机组 混杂控制系统 混杂自动机 混合逻辑动态 建模 预测控制
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与线性混杂自动机等价的状态依赖空间模型 被引量:1
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作者 庞岩 李维亮 夏浩 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期339-345,共7页
混杂系统可以由多种等价系统进行描述,本文研究用状态依赖空间模型对线性混杂自动机进行描述.线性混杂自动机是一类自治的不确定性系统,而状态依赖空间模型是含有输入的确定性系统.在状态依赖空间模型中,通过增加输入变量可以描述线性... 混杂系统可以由多种等价系统进行描述,本文研究用状态依赖空间模型对线性混杂自动机进行描述.线性混杂自动机是一类自治的不确定性系统,而状态依赖空间模型是含有输入的确定性系统.在状态依赖空间模型中,通过增加输入变量可以描述线性混杂自动机转换过程中的不确定性,进而将其转换成等价的状态依赖空间模型.本文所提到的等价性是指两个系统产生的轨迹是相同的. 展开更多
关键词 线性混杂自动机 状态依赖空间模型 混杂系统 建模 等价模型
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基于混合自动机的PSL模型研究 被引量:2
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作者 张萌 高德远 樊晓桠 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2010年第1期196-199,203,共5页
基于SPICE的计算机仿真方法在混合信号电路验证应用中具有较大的计算开销,讨论基于属性描述的建模方法减小计算开销的问题。通过分析PSL(property specification language)对系统属性的形式化描述方法,并分析混合自动机理论对混合信号... 基于SPICE的计算机仿真方法在混合信号电路验证应用中具有较大的计算开销,讨论基于属性描述的建模方法减小计算开销的问题。通过分析PSL(property specification language)对系统属性的形式化描述方法,并分析混合自动机理论对混合信号系统抽象能力,提出了适合于混合信号电路系统快速验证的PSL模型。结合混合自动机对PSL进行了基于混合自动机语义特点的扩展,使用巴克斯—诺尔范式对其拓展后语法进行规范,提出具有描述混合信号电路行为特性的HAPSL(hybrid automata-based PSL),并针对参考电路的混合信号特性进行了分析,详细说明了HAPSL模型描述在混合信号验证中的实现方法和意义。通过与SPICE仿真器对相同电路进行比较仿真实验,显示HAPSL方法数据在适当规模混合信号电路瞬态分析以及状态分析中具有较高的效率并且具有可接受的精确度。 展开更多
关键词 计算机仿真 混合自动机 混合信号电路 模型 形式化方法
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混杂系统的扩展时间自动机模型及验证研究 被引量:3
8
作者 姬莉霞 马建红 周清雷 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第8期73-75,78,共4页
混杂系统复杂度高且涉及领域广,没有通用的方法来解决分析、设计等问题。为解决一类工业控制混杂系统的建模和验证问题,对时间自动机进行了语义扩展,使其含有连续变量以及映射在其上的约束,使用扩展后的时间自动机对此类混杂系统进行建... 混杂系统复杂度高且涉及领域广,没有通用的方法来解决分析、设计等问题。为解决一类工业控制混杂系统的建模和验证问题,对时间自动机进行了语义扩展,使其含有连续变量以及映射在其上的约束,使用扩展后的时间自动机对此类混杂系统进行建模,采用验证工具UPPAAL进行模型分析模拟,并使用简化的CTL对系统需求规范进行验证。具体实例研究表明,该方法对于分析设计一类混杂系统具有可行性和有效性。 展开更多
关键词 时间自动机 混杂系统 UPPAAL 泵站 模型验证
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基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计 被引量:14
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作者 高云凯 张玉婷 方剑光 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期456-461,共6页
为提高保险杠横梁的耐撞性并考虑轻量化的要求,提出铝合金横梁结构的设计方法.建立耐撞性有限元仿真模型,基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化,根据材料分布得到H型梁的结构;采用Kriging近似模型技术,进一步优化拓扑优化后的截面... 为提高保险杠横梁的耐撞性并考虑轻量化的要求,提出铝合金横梁结构的设计方法.建立耐撞性有限元仿真模型,基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化,根据材料分布得到H型梁的结构;采用Kriging近似模型技术,进一步优化拓扑优化后的截面尺寸.结果表明,所提出的结构设计方法可以得到合理的截面形状和尺寸,提高了保险杠横梁耐撞性且实现了轻量化设计. 展开更多
关键词 汽车保险杠 混合元胞自动机 拓扑优化 耐撞性 KRIGING模型 轻量化
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基于宏观运动波和微观元胞自动机的双车道交通流混合建模 被引量:4
10
作者 杨海飞 陆建 祁玥 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期773-778,共6页
基于运动波理论和线性元胞自动机模型,提出了一种宏观与微观空间表现尺度相结合的双车道交通流混合建模方法.在交通流供需理论框架下,定义了考虑车辆变道行为和元胞自动机空间离散性影响的宏观/微观边界转换条件.该边界条件能够克服在... 基于运动波理论和线性元胞自动机模型,提出了一种宏观与微观空间表现尺度相结合的双车道交通流混合建模方法.在交通流供需理论框架下,定义了考虑车辆变道行为和元胞自动机空间离散性影响的宏观/微观边界转换条件.该边界条件能够克服在引入车辆变道行为和应用离散化的微观元胞自动机模型时所引起的交通流质量损失问题.应用混合模型模拟双车道堵塞和单车道关闭引起的交通流瓶颈现象.结果表明,交通波在经过模型空间尺度发生变化的边界时能够连续传播,传播速度并未出现降低或者振荡现象,并且交通流质量守恒.混合建模能根据各路段所需表现的空间尺度不同,应用不同空间层次的交通流模型分别模拟,有效提高了大型交通流网络的模拟效能. 展开更多
关键词 混合建模 运动波 元胞自动机 宏观/微观边界 变道
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基于混杂自动机的大型风力发电机组全程控制 被引量:3
11
作者 高峰 《可再生能源》 CAS 北大核心 2012年第7期20-25,共6页
风力发电系统是具有不确定性的复杂非线性系统,机组运行工况变化十分频繁。通过对风力发电机组的系统特性分析,发现风力发电系统呈现出混杂系统的典型特征。因此,基于混杂自动机理论建立了1.5 MW双馈型风电机组的混杂动态模型,并根据风... 风力发电系统是具有不确定性的复杂非线性系统,机组运行工况变化十分频繁。通过对风力发电机组的系统特性分析,发现风力发电系统呈现出混杂系统的典型特征。因此,基于混杂自动机理论建立了1.5 MW双馈型风电机组的混杂动态模型,并根据风力发电机组控制策略设计了能够在机组运行中实现全程自动化的混杂控制系统。仿真结果表明,基于混杂自动机的动态模型可以实现风电机组的全程模拟,所设计的混杂控制系统能够满足风电机组全程控制要求,证明了混杂系统理论应用于风力发电研究领域的有效性。 展开更多
关键词 风力发电机组 全程控制 建模 混杂自动机
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多速率混合系统的模型检查 被引量:1
12
作者 张海宾 段振华 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期60-64,86,共6页
研究了初始化的多速率混合系统的模型检查问题,即检验初始化的多速率自动机是否满足某个混合区间时序逻辑公式描述的性质.首先定义了一套转换规则把混合区间时序逻辑公式转化为区间时序逻辑公式.接着定义了初始化的多速率自动机状态空... 研究了初始化的多速率混合系统的模型检查问题,即检验初始化的多速率自动机是否满足某个混合区间时序逻辑公式描述的性质.首先定义了一套转换规则把混合区间时序逻辑公式转化为区间时序逻辑公式.接着定义了初始化的多速率自动机状态空间上的等价关系及其对应的域自动机,并且通过构造域自动机对应的标注有限状态自动机,把初始化的多速率混合系统的模型检查问题等价地转换成了可解的区间时序逻辑的模型检查问题.利用区间时序逻辑的模型检查算法加上上述的转换规则,就可以解决初始化的多速率混合系统的模型检查问题. 展开更多
关键词 模型检查 混合系统 多速率自动机 区间时序逻辑
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面向安全攸关系统中小概率事件的统计模型检测 被引量:11
13
作者 杜德慧 程贝 刘静 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期305-320,共16页
在开放运行环境中,安全攸关系统的不确定性行为有可能导致小概率事件的发生,而此类事件的可靠性指标往往很高,小概率事件一旦发生就会产生灾难性的后果,严重威胁到人们的生命、财产安全.因此,评估、预测小概率事件发生的概率,对于提高... 在开放运行环境中,安全攸关系统的不确定性行为有可能导致小概率事件的发生,而此类事件的可靠性指标往往很高,小概率事件一旦发生就会产生灾难性的后果,严重威胁到人们的生命、财产安全.因此,评估、预测小概率事件发生的概率,对于提高系统的可靠性具有重要意义.统计模型检测是一种基于模拟的模型验证技术,结合了系统的快速模拟及统计分析技术,能够有效提高模型检测的效率,适用于验证、评估安全攸关系统的可靠性,但其面临的挑战性问题之一是在可接受的样本数量下,使用统计模型检测技术难以预测、评估小概率事件发生的概率.因此,提出一种改进的统计模型检测框架,设计和开发基于机器学习的统计模型检测器,实现在相对较少的样本数量下预测和评估小概率事件发生的概率.结合轨道交通控制系统中避碰控制案例分析,进一步证明改进后的统计模型检测器能够有效预测和评估安全攸关系统中小概率事件发生的概率. 展开更多
关键词 统计模型检测 小概率事件 安全攸关系统 随机混成自动机 机器学习
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基于统计模型检测的Tc CBTC移动授权建模与分析
14
作者 林俊亭 闵晓琴 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期803-809,821,共8页
基于通信的列车运行控制(communication based train control,CBTC)系统采用车地通信方式使得地面设备极其复杂。随着通信技术的快速发展,以车载为核心的列车运行控制(train-centric communication based train control,TcCBTC)系统采... 基于通信的列车运行控制(communication based train control,CBTC)系统采用车地通信方式使得地面设备极其复杂。随着通信技术的快速发展,以车载为核心的列车运行控制(train-centric communication based train control,TcCBTC)系统采用车车通信方式减少了控制信息的传递环节,将成为城市轨道交通领域的发展方向。移动授权(movementauthority,MA)是决定列车能否以安全间隔运行的直接因素,因此对MA生成过程进行形式化建模与分析,对避免列车碰撞具有重要意义。根据TcCBTC系统架构分析MA生成流程,确定参与功能实现的子系统,并计算出不确定性参数;通过UPPAAL-SMC建立对应的随机混成自动机网络模型;最后采用统计模型检测方法对模型进行定量分析。分析结果表明:置信度为99.95%的情况下,系统在300 ms内成功计算出MA的概率为0.9974124748,为后续TcCBTC系统开发设计提供理论参考。 展开更多
关键词 随机混成自动机 统计模型检测 以车载为核心的列车运行控制 移动授权
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一种基于混合自动机模型的节点动态功耗管理机制研究 被引量:1
15
作者 李强 刘琳岚 +2 位作者 陈宇斌 舒坚 臧超 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期745-750,共6页
为了降低传感器节点的能耗,从而延长传感网络的使用寿命,本文将传感器节点的工作状态划分为四种,并设计了一种基于混合自动机的节点工作状态转换模型。为降低事件丢失率,文中定义了温度和相对湿度两种环境变量,该模型根据这两种环境变... 为了降低传感器节点的能耗,从而延长传感网络的使用寿命,本文将传感器节点的工作状态划分为四种,并设计了一种基于混合自动机的节点工作状态转换模型。为降低事件丢失率,文中定义了温度和相对湿度两种环境变量,该模型根据这两种环境变量是否跳变来决定节点进入何种工作状态;同时该模型考虑了节点的剩余能量,提高了节点能量使用的均衡性。仿真实验结果表明:该方法是有效的。 展开更多
关键词 传感网络 动态功耗管理 混合自动机模型 节点剩余能量
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轨道交通联锁领域特定语言的形式化 被引量:7
16
作者 赵梦瑶 陈小红 +3 位作者 孙海英 刘静 陈良育 周庭梁 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1638-1653,共16页
作为轨道交通系统的核心子系统之一,对联锁系统进行形式化建模与分析,是保证其安全性的重要手段.形式化建模需要领域知识和形式化知识的结合,由于形式化知识难以掌握,领域专家在建模整个过程中都需要形式化专家的帮助.为了解决这个问题... 作为轨道交通系统的核心子系统之一,对联锁系统进行形式化建模与分析,是保证其安全性的重要手段.形式化建模需要领域知识和形式化知识的结合,由于形式化知识难以掌握,领域专家在建模整个过程中都需要形式化专家的帮助.为了解决这个问题,针对联锁系统的故障随机性、行为实时性、构件可重用的特点,提出设计联锁领域特定语言IS-DSL描述具体的联锁系统的参数,并基于随机混成自动机模板自动生成联锁系统的形式化模型,以进一步在此基础上进行安全分析.首先对联锁系统模型进行分析,根据不同案例设计其领域特定语言;其次,确定联锁系统的系统模型模板,包括环境构件模板和控制器模板,并举例抽取其随机混成自动机模板;在模板基础上定义系统模型生成过程,让领域专家可以通过领域特定语言,输入参数自动生成具体的随机混成自动机系统模型;最后以某站联锁系统为例,展示了基于模板的具体系统模型的生成过程,并通过基于系统模型的事故预测分析,证明了该方法的可行性与有效性. 展开更多
关键词 联锁系统 模板重用 形式化建模 随机混成自动机 领域特定语言
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铁路系统的模型检查和参数分析 被引量:1
17
作者 鲍峥嵘 虞慧群 +1 位作者 邵志清 宋国新 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期182-187,共6页
研究铁路系统的自动验证技术。建立火车和控制器的混合自动机模型,用时态逻辑ICTL描述铁路系统的性质规范,使用模型检查技术自动验证铁路系统,并且对铁路系统的一些参数进行分析。
关键词 嵌入式系统 铁路系统 模型检查 参数分析 安全性
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基于Agent与元胞自动机的无人机集群混合式控制 被引量:7
18
作者 肖宗豪 张鹏 +1 位作者 迟文升 刘畅 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2344-2359,共16页
高效有序的集群控制方式是集群顺利完成作战任务的前提。针对无人机集群控制问题,结合集中式与分布式2种控制方式,提出基于Agent与元胞自动机的集群混合式控制。从无人机集群作战流程出发构建了无人机集群控制体系框架、通信拓扑结构及... 高效有序的集群控制方式是集群顺利完成作战任务的前提。针对无人机集群控制问题,结合集中式与分布式2种控制方式,提出基于Agent与元胞自动机的集群混合式控制。从无人机集群作战流程出发构建了无人机集群控制体系框架、通信拓扑结构及集群控制规则,将集群个体由上至下分为中心长机、小组长机、个体无人机3个层次,高层级对低层级采用自上而下的集中式控制,同层级采用自下而上的分布式控制。在此基础上,利用Agent模型的层次性与元胞自动机模型的同质性,设计了基于Agent与元胞自动机的集群混合式控制模型,实现2种控制方式有效结合,元胞自动机模型实现集群基本的聚合、分离、速度一致规则,Agent模型实现不同层级个体间的协同交互规则。在编队集结与保持任务背景下,对分布式、集中式与混合式3种控制进行对比仿真,结果表明:基于混合式控制的集群在编队可控性、跟随性、一致性以及降低通信负载等方面具有明显优势,验证了混合式集群控制方法的有效性。 展开更多
关键词 无人机集群 混合式结构 编队控制 AGENT模型 元胞自动机
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城市快速路网分布式匝道协调控制 被引量:6
19
作者 李伟 陈阳舟 郭宇奇 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1535-1544,共10页
针对城市快速路网的匝道调节问题,提出了分布式匝道协调控制策略.首先采用动态图混杂自动机与元胞传输模型相结合的方法建立了快速路网的交通流模型;然后分析了系统的平衡状态集,在此基础上设计了分布式匝道协调控制,使得系统状态渐近... 针对城市快速路网的匝道调节问题,提出了分布式匝道协调控制策略.首先采用动态图混杂自动机与元胞传输模型相结合的方法建立了快速路网的交通流模型;然后分析了系统的平衡状态集,在此基础上设计了分布式匝道协调控制,使得系统状态渐近收敛到某个平衡状态;最后对北京三环快速路网进行了仿真实验.实验结果验证了控制方案的有效性和可行性. 展开更多
关键词 匝道控制 城市快速路 分布式协调控制 动态图混杂自动机 元胞传输模型
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卫星定位系统的验证原型 被引量:1
20
作者 李一阁 宋国新 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期74-77,共4页
用模型检查的方法对卫星定位系统进行了验证,对把模型检查应用于实际系统进行了初步的探索。
关键词 卫星定位系统 验证原型 模型检查 混合自动机 混合系统 形式化验证
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