信息物理融合系统（CPS）设计、建模与仿真 基于Ptolemy II平台 内容简介

《信息物理融合系统（CPS）设计、建模与仿真 基于Ptolemy II平台》是用于复杂异构系统设计的计算模型的指南。尤其关注CPS（集成了计算、网络和物理过程）。本书汇集了加州大学伯克利分校Ptolemy项目20多年的研究经验和成果，UCB开发了许多现在广为使用的设计、建模和仿真技术。本书中所有的方法均在支持系统级异构设计与仿真的开源平台PtolemyII实现。

信息物理融合系统（CPS）设计、建模与仿真 基于Ptolemy II平台 目录

第一部分 入门

第1章 异构建模

1.1 语法、语义、语用

1.2 域和计算模型

1.3 模型在设计中的作用

1.4 角色模型

1.5 层次结构模型

1.6 异构建模的方法

1.7 时间模型

1.7.1 层次化时间

1.7.2 超密时间

1.7.3 时间的数字表示

1.8 域和指示器概述

1.9 案例研究

1.10 小结

第2章 图形化建模

2.1 开始

2.1.1 信号处理模型执行范例

2.1.2 模型的创建和运行

2.1.3 建立连接

2.2 令牌和数据类型

2.3 层次结构和复合角色

2.3.1 复合角色端口添加

2.3.2 端口类型设置

2.3.3 多端口、总线和层次结构

2.4 注释及参数设置

2.4.1 层次化模型中的参数

2.4.2 修饰元素

2.4.3 创建自定义图标

2.5 如何操作大模型

2.6 类和继承

2.6.1 实例中参数值的重写

2.6.2 子类和继承

2.6.3 模型间类的共享

2.7 高阶组件

2.7.1 MultiInstanceComposite角色

2.7.2 IterateOverArray角色

2.7.3 生命周期管理角色

2.8 小结

第二部分 计算模型

第3章 数据流

3.1 同步数据流

3.1.1 平衡方程

3.1.2 反馈回路

3.1.3 数据流模型中的时间

3.2 动态数据流

3.2.1 点火规则

3.2.2 DDF中的迭代

3.2.3 将DDF与其他域结合

3.3 小结

练习

第4章 进程网络和会话

4.1 Kahn进程网络

4.1.1 并发点火

4.1.2 PN模型的执行停止

4.2 会话

4.2.1 多路会话

4.2.2 条件会话

4.2.3 资源管理

4.3 小结

练习

第5章 同步响应模型

5.1 固定点语义

5.2 SR实例

5.2.1 非循环模型

5.2.2 反馈

5.2.3 因果循环

5.2.4 多时钟模型

5.3 寻找定点

5.4 定点逻辑

5.5 小结

练习

第6章 有限状态机

6.1 Ptolemy中的FSM创建

6.2 FSM的结构与执行

6.2.1 转移条件定义

6.2.2 输出动作

6.2.3 赋值动作和扩展有限状态机

6.2.4 终止状态

6.2.5 默认转移

6.2.6 非确定性状态机

6.2.7 立即转移

6.3 分层FSM

6.3.1 状态细化

6.3.2 分层FSM的优点

6.3.3 抢占式转移与历史转移

6.3.4 终止转移

6.3.5 模态模型的执行模式

6.4 状态机的并发复合

6.5 小结

练习

第7章 离散事件模型

7.1 DE域中的时间模型

7.1.1 模型时间与实际时间

7.1.2 并发事件

7.1.3 同步事件

7.2 排队系统

7.3 调度

7.3.1 优先级

7.3.2 反馈回路

7.3.3 多线程执行

7.3.4 调度局限性

7.4 芝诺（Zeno）模型

7.5 其他计算模型与DE的组合

7.5.1 状态机和DE

7.5.2 数据流和DE组合

7.6 无线和传感器网络系统

7.7 小结

练习

第8章 模态模型

8.1 模态模型的结构

8.2 转移

8.2.1 复位转移

8.2.2 抢占式转移

8.2.3 差错转移

8.2.4 终止转移

8.3 模态模型的执行

8.4 模态模型和域

8.4.1 数据流和模态模型

8.4.2 同步响应和模态模型

8.4.3 进程网络和会话

8.5 模态模型中的时间

8.5.1 模态模型中的时间延迟

8.5.2 本地时间和环境时间

8.5.3 模式细化中的开始时间

8.6 小结

练习

第9章 连续时间模型

9.1 常微分方程

9.1.1 积分器

9.1.2 传递函数

9.1.3 求解器

9.2 离散和连续的混合系统

9.2.1 分段连续信号

9.2.2 连续域中的离散事件信号

9.2.3 离散时间的积分器重置

9.2.4 狄拉克δ函数

9.2.5 与DE互操作

9.2.6 定点语义

9.3 混合系统和模态模型

9.3.1 混合系统和不连续信号

9.4 小结

练习

第10章 计时系统建模

10.1 时钟

10.2 时钟同步

10.3 通信延时建模

10.3.1 固定和独立的通信延时

10.3.2 共享资源竞争行为建模

10.3.3 复合切面

10.4 执行时间建模

10.5 分布式实时系统的Ptides模型

10.5.1 Ptides模型的结构

10.5.2 Ptides组件

10.6 小结

第11章 Ptera：面向事件的计算模型

11.1 扁平模型的语法和语义

11.1.1 入门实例

11.1.2 事件参数

11.1.3 取消关系

11.1.4 同时事件

11.1.5 潜在的非确定性

11.1.6 LIFO和FIFO策略

11.1.7 优先级

11.1.8 事件命名及调度关系

11.1.9 原子性设计

11.1.10 面向应用的实例

11.2 层次模型

11.3 异构组合

11.3.1 Ptera与DE组合

11.3.2 Ptera与有限状态机组合

11.4 小结

第三部分 建模的基础结构

第12章 软件体系结构

12.1 包结构

12.2 模型结构

12.3 角色语义和计算模型

12.3.1 执行控制

12.3.2 通信

12.3.3 时间

12.4 在Java中设计角色

12.4.1 端口

12.4.2 参数

12.4.3 端口和参数耦合

12.5 小结

第13章 表达式

13.1 简单算术表达式

13.1.1 常量与直接值

13.1.2 变量

13.1.3 运算符

13.1.4 注释

13.2 表达式的应用

13.2.1 参数

13.2.2 端口参数

13.2.3 字符串参数

13.2.4 表达式角色

13.2.5 状态机

13.3 复合数据类型

13.3.1 数组

13.3.2 矩阵

13.3.3 记录

13.3.4 联合体

13.4 令牌运算

13.4.1 调用方法

13.4.2 访问模型元素

13.4.3 类型分配

13.4.4 函数定义

13.4.5 高阶函数

13.4.6 模型中的函数调用

13.4.7 递归函数

13.4.8 内置函数

13.5 空值令牌

13.6 定点数

13.7 单位

13.8 函数表

第14章 类型系统

14.1 类型推断、转换和冲突

14.1.1 自动类型转换

14.1.2 类型约束

14.1.3 类型声明

14.1.4 反向类型推断

14.2 结构化类型

14.2.1 数组

14.2.2 记录

14.2.3 联合体

14.2.4 函数

14.3 角色定义中的类型约束

14.4 小结

第15章 本体

15.1 创建和使用本体

15.1.1 本体创建

15.1.2 约束创建

15.1.3 抽象解释

15.2 错误查找和最小化

15.3 单位系统创建

15.3.1 什么是单位

15.3.2 基本维度和推导维度

15.3.3 维度之间的转换

15.4 小结

第16章 Web接口

16.1 导出到网络

16.2 Web服务

16.2.1 Web服务器的架构

16.2.2 构建Web服务

16.2.3 使用cookie在客户端存储数据

16.3 小结

练习

第17章 信号显示

17.1 可用绘图仪概述

17.2 绘图仪定制

参考文献

信息物理融合系统（CPS）设计、建模与仿真 基于Ptolemy II平台 精彩文摘

当前的许多一r程系统通常都结合了异构且复杂的子系统。例如一辆汽车，就可能结合了一个复杂的发动机、很多的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)、引擎控制系统、车身电子控制系统(用于控制车窗和门锁)、娱乐系统、空调控制和通风系统，以及各种安全子系统(如安全气囊)?每个子系统可能又南软件、电子及机械部分联合组成。实现如此复杂的系统的确是一项挑战，尤其在于：即使最小的子系统也跨越了多个工程学科领域。

这些复杂系统同样也对设计T具带来了挑战。、工程师通过使用设计工具对系统进行规格化、没计、仿真及分析。如今，仪仅是画出机械结构的草图．然后列出一些等式描述机械部分之间的交互是不够的。而且．无论是完全依靠机械部分的3D建模软件丁具．还是依靠用于软件系统的基于模型的设计工具，都是不够的。各个领域(机械、软件、电子、通信网络、化学、流体动力学以及人为因素)之间相互联系的复杂性削弱了只适用于单个领域工具的有效性。