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信息物理融合系统(cps)原理 内容简介

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信息物理融合系统(cps)原理 目录

信息物理融合系统(cps)原理 精彩文摘

本书主要介绍信息物理融合系统的基本理论,包括系统设计、规约、建模和分析方法。针对基于模型的设计、并发理论、分布式算法、规约和验证的形式化方法、控制理论、实时系统和混成系统等分支学科,从不同侧面对信息物理融合系统进行描述。本书采用数学化的建模、基于模型的设计,以及规约与分析等概念,并配以案例研究图解来阐述信息物理系统所涉及的分布式算法、网络协议、控制设计和机器人等理论。本书适合作为计算科学、计算机工程和电子工程相关学科的高年级本科生或一年级研究生的教材。第1章 简介1.1什么是信息物理融合系统1.2信息物理融合系统的主要特征1.3研究主题概述1.4课程组织指南第2章 同步模型2.1反应式构件2.1.1变量、值和表达式2.1.2输入、输出和状态2.1.3初始化2.1.4更新2.1.5执行2.1.6扩展状态机2.2构件属性2.2.1有限状态构件2.2.2复合构件2.2.3事件触发构件2.2.4非确定性构件2.2.5输入使能构件2.2.6任务图和等待依赖关系2.3构件构成2.3.1方框图2.3.2输入/输出变量重命名2.3.3并行组合2.3.4输出隐藏2.4同步设计2.4.1同步电路2.4.2巡航控制系统2.4.3同步网络参考文献说明第3章 安全性需求3.1安全性规约3.1.1迁移系统的不变量3.1.2需求在系统设计中的作用3.1.3安全监控器3.2验证不变量3.2.1证明不变量3.2.2不变量的自动验证3.2.3基于模拟的分析3.3枚举搜索3.4符号搜索3.4.1符号迁移系统3.4.2符号广度优先搜索3.4.3约简有序二叉判定图参考文献说明第4章 异步模型4.1异步进程4.1.1状态、输入和输出4.1.2输入、输出和内部动作4.1.3执行4.1.4扩展的状态机4.1.5进程操作4.1.6安全性需求4.2异步设计原语4.2.1阻塞同步与非阻塞同步4.2.2死锁4.2.3共享存储器4.2.4公平性假设4.3异步协调协议4.3.1领导选举4.3.2可靠传输4.3.3等待无关共识参考文献说明第5章 活性需求5.1时序逻辑5.1.1线性时序逻辑5.1.2 LTL规约5.1.3异步进程的LTL规约5.1.4超越LTL5.2模型检查5.2.1 Buchi自动机5.2.2从LTL到Buchi自动机5.2.3嵌套深度优先搜索5.2.4符号重复性检查5.3活性证明5.3.1 eventuality属性5.3.2条件response属性参考文献说明第6章 动态系统6.1连续时间模型6.1.1连续变化的输入和输出6.1.2扰动模型6.1.3构件构成6.1.4稳定性6.2线性系统6.2.1线性度6.2.2线性微分方程的解6.2.3稳定性6.3控制器设计6.3.1开环控制器与反馈控制器6.3.2稳定化控制器6.3.3 PID控制器6.4分析技术6.4.1数值模拟6.4.2栅栏函数参考文献说明第7章 时间模型7.1时间进程7.1.1基于时间的电灯开关7.1.2有界延迟的缓冲器7.1.3多个时钟7.1.4形式化模型7.1.5时间进程组合7.1.6不完全时钟的建模7.2基于时间的协议7.2.1基于时间的分布式协调7.2.2音频控制协议7.2.3双腔植入式心脏起搏器7.3时间自动机7.3.1时间自动机的模型7.3.2区域等价7.3.3基于矩阵表示的符号分析参考文献说明第8章 实时调度8.1调度概念8.1.1调度器架构8.1.2周期作业模型8.1.3可调度性8.1.4其他的作业模型8.2 EDF调度8.2.1周期作业模型的EDF8.2.2 EDF的最优性8.2.3基于利用率的可调度性测试8.3固定优先级调度8.3.1单调截止期策略和单调速率策略8.3.2单调截止期策略的最优性8.3.3单调速率策略的可调度性测试参考文献说明第9章 混成系统9.1混成动态模型9.1.1混成进程9.1.2进程组合9.1.3奇诺行为9.1.4稳定性9.2混成系统设计9.2.1自动驾驶车辆9.2.2多机器人协调的障碍规避9.2.3多跳控制网络9.3线性混成自动机9.3.1追赶游戏例子9.3.2形式化模型9.3.3符号可达性分析参考文献说明参考文献索引EDF策略的属性在8.2.2节中,我们将学习在何种条件下,保证EDF策略产生一个满足截止期的调度。下面我们学习一些基本属性。无论什么时候制定调度策略,EDF策略都是从就绪作业中选择当前具有最早截止期的作业,而不用显式地分析这种策略的全局结果。这种策略是称为贪婪算法的经典算法的一个例子。我们假设无论何时EDF调度策略需要在具有相同截止期的就绪作业中选择一个作业,它都使用固定的决策规则(例如,选择最小标识符的作业)。根据这个假设,EDF策略产生的调度是周期调度,该调度的周期等于所有作业的周期的最小公倍数。在图8—3所示的EDF策略中,在时间0,给作业J2分配了比作业J1高的优先级,而在时间3,给作业J1分配了比作业J2高的优先级。这种在就绪作业中它们的相关优先级随时间而不同的调度策略称为动态优先级策略。通常,使用EDF策略产生的调度可能是抢占式的。例如,考虑一个作业集合,它包含两个作业J1和J2。作业J1的周期为2,截止期为1,WCET为1;作业J2的周期为4,截止期为4,WCET为2。EDF策略在时间0和2选择作业J1,在时间1和3选择作业J2。由此产生的调度是满足截止期的,且是抢占式的。

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