摘要：针对恶意软件在信息物理融合系统中传播机理难以描述的问题,利用非线性动力学理论构建其传播动力学模型,并基于稳定性理论和Hopf分岔定理对该模型的复杂动力学行为进行分析.为了控制恶意软件传播所引发的Hopf分岔,根据分岔控制理论设计了一类结合参数调节法与状态反馈法的混合分岔控制策略,并深入研究控制参数对Hopf分岔点位置及极限环幅值的影响.数值仿真结果表明所设计的混合分岔控制策略不仅能够提前或推迟Hopf分岔点,而且可以改变极限环幅值大小,使信息物理融合系统产生预期的动力学行为,实现控制目的,从而有效降低恶意软件的危害.

摘要：从多Agent系统的角度,以Petri网和π演算为语义基础,建立了一种信息物理融合系统(cyber-physical systems,CPS)可信软件形式化模型(high-confidence software formal model,HCSFM).HCSFM以Petri网形象地描述CPS可信软件静态结构模型及动态行为,用Petri网分析方法和支持工具对模型进行分析和验证;利用π演算刻画CPS可信软件中Agent的加入、退出、更新和体系结构重配置等动态演化机制,并研究Agent的演化策略及演化后CPS的一致性,确保动态演化后CPS软件能正常交互,从而为CPS软件设计提供可信保障.通过HCSFM在无人驾驶车辆编队CPS中的应用,表明HCSFM可以有效地对CPS可信软件进行建模和分析.

摘要：从多Agent系统的角度,以面向对象Petri网为语义基础,建立了一种信息物理融合系统体系结构模型,将系统抽象为传感器节点Agent、执行器节点Agent和控制器节点Agent.该体系结构模型利用面向对象Petri网形象、无歧义地刻画系统的整体和个体特性,描述系统的静态和动态语义,同时可利用Petri网的数学分析方法和支持工具对系统进行模拟、分析和验证,检测系统开发早期存在的错误,提高系统的正确性和可靠性.利用信息物理融合系统体系结构模型对目标跟踪系统的建模、分析与实现表明,信息物理融合系统体系结构模型可以有效地辅助系统的设计与开发.

摘要：针对信息物理融合系统(CPS)中的协调采样控制问题,提出了一种分布式控制算法.首先将CPS中的物理过程和数据信息处理过程建模为一组耦合关联的子系统和一组可以相互通信的控制器;然后利用输入延迟方法构造Lyapunov-Krasovskii函数,并对系统的稳定性进行了研究;接着基于稳定性理论,给出了系统在分布式采样控制律下的稳定性条件,并在此基础上设计了一种分布式采样控制算法.数值仿真结果表明:当控制器通信连接与系统耦合程度相当时,用于控制耦合程度较强的子系统控制器增益较小;当最大采样时间变大时,控制器的控制约束量变大;文中提出的算法能根据物理过程的耦合关系合理地配置CPS中的控制器资源.

摘要：目的探讨信息物理融合系统环境下的智能手机交互设计方法。方法运用信息物理融合系统理论,通过分析用户、智能手机、情境的特点和三者之间交互的特征,以情境中的人为中心,探讨信息物理融合环境下手机人机交互的变化,提出一种智能手机人机交互的设计方法和思路。结论通过对情境中智能手机人机交互需求的分析,构建了信息物理融合环境下智能手机的人机交互模型。在信息物理融合系统环境下,智能手机人机交互设计运用多通道交互、情境感知、自然交互等设计方法,可提高智能手机人机交互设计的可用性。

摘要：针对信息物理融合系统(CPS)感知层数据的不确定性与随机性,该文提出一种CPS中感知数据的可信性分析框架。摒弃以往以传感器为中心的建模思路,该文充分考虑被监测对象因素,建立传感器-目标关联图模型,以此为基础设计了传感数据可信性推理算法。同时,为提高算法的实时性,减少传感器-目标关联图的搜索空间与时间,设计了基于可信目标筛选的改进推理算法。通过实例验证表明,该算法能实时、有效地滤掉CPS中感知数据中的虚假信息,极大提高感知数据的可信性。

摘要：近年来,信息物理融合系统(CPS)已成为国内外学术界和科技界研究的重要方向,被认为是继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮。CPS是一个多维、异构、深度融合的开放式系统,涉及计算机、通信、控制等多个学科的知识,由于各个学科领域在研究理论和方法上存在明显不同,所以给CPS的应用研究带来了极大的挑战。基于此背景,从整体的角度对CPS进行综合阐述,首先介绍CPS的定义、主要特性以及国内外的应用研究现状,之后阐述CPS的典型组成架构、抽象框架以及CPS节点的主要构成,最后以电力、能源行业的CPS应用研究为主线,从系统理论基础、建模、仿真、设计开发以及其核心组成部分(计算、通信、控制)等多个方面论述了目前CPS研究过程中所面临的主要挑战和初步解决方案。

摘要：从信息物理融合系统(CPS,cyber physical system)的设计理念来看,要求系统中的通信计算部分和被控制物理对象进行紧密耦合操作。遵照这种紧耦合操作原则,针对无线网络控制系统(WNCS,wireless networked control system),提出一种紧耦合自适应模糊控制方法。模拟实验数据显示这种设计方法能根据实时的NCS紧迫度和网络的拥塞度有效地调整被控系统的采样周期及网络信道占用优先级,从而优化利用了有限的网络资源,改善了整个网络控制系统的性能。

摘要：针对信息物理融合系统乘性攻击检测的难题,本文提出两种基于鲁棒性能的乘性攻击检测与数据驱动实现策略.首先,利用互质分解和间隙度量理论,建立信息物理融合系统和乘性攻击模型.其次,利用稳定裕度性能指标,评估乘性攻击对闭环系统稳定性能的影响,给出了稳定裕度的下界.再次,提出基于稳定裕度和基于残差鲁棒性能的乘性攻击检测策略,并设计相应的检测阈值和检测逻辑.进一步,利用子空间辨识方法,在线辨识稳定裕度和残差鲁棒性能,提出基于鲁棒性能的乘性攻击检测的数据驱动实现方法.最后,利用飞行器系统的仿真,验证了所提出的基于鲁棒性能的乘性攻击检测方法的有效性.

摘要：根据轨道交通信号控制系统在物理上的分布特性和物理-信息的紧密性,提出了一种信息在物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)环境下的分布式轨道交通信号控制系统,并分析CPS在轨道交通控制领域的优势。对在该环境下的CPS结构体系进行了模块划分和构架,提出了将轨道交通控制设备划分为不同类型的三层架构节点:自治层、信息层和协同层。基于轨道交通安全基本条件划分了三大类安全控制功能,最后通过这三类安全控制功能设计了各节点之间的协同机制及协同控制过程。阐明了将CPS运用于分布式轨道交通控制系统中可产生可拓展性、灵活性和鲁棒性上的优势。