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

目　　录

System Design, Modeling, and Simulation using Ptolemy II

出版者的话

译者序

前言

第一部分　入门

第1章　异构建模 2

1.1　语法、语义、语用 3

1.2　域和计算模型 4

1.3　模型在设计中的作用 5

1.4　角色模型 6

1.5　层次结构模型 7

1.6　异构建模的方法 7

1.7　时间模型 11

1.7.1　层次化时间 12

1.7.2　超密时间 12

1.7.3　时间的数字表示 14

1.8　域和指示器概述 15

1.9　案例研究 18

1.10　小结 22

第2　图形化建模 23

2.1　开始 23

2.1.1　信号处理模型执行范例 24

2.1.2　模型的创建和运行 26

2.1.3　建立连接 28

2.2　令牌和数据类型 31

2.3　层次结构和复合角色 35

2.3.1　复合角色端口添加 36

2.3.2　端口类型设置 37

2.3.3　多端口、总线和层次结构 38

2.4　注释及参数设置 39

2.4.1　层次化模型中的参数 39

2.4.2　修饰元素 40

2.4.3　创建自定义图标 41

2.5　如何操作大模型 42

2.6　类和继承 43

2.6.1　实例中参数值的重写 45

2.6.2　子类和继承 45

2.6.3　模型间类的共享 47

2.7　高阶组件 49

2.7.1　MultiInstanceComposite角色 49

2.7.2　IterateOverArray角色 50

2.7.3　生命周期管理角色 52

2.8　小结 53

第二部分　计算模型 55

第3章　数据流 56

3.1　同步数据流 56

3.1.1　平衡方程 57

3.1.2　反馈回路 62

3.1.3　数据流模型中的时间 63

3.2　动态数据流 68

3.2.1　点火规则 68

3.2.2　DDF中的迭代 71

3.2.3　将DDF与其他域结合 74

3.3　小结 77

练习 78

第4章　进程网络和会话 80

4.1　Kahn进程网络 80

4.1.1　并发点火 83

4.1.2　PN模型的执行停止 87

4.2　会话 88

4.2.1　多路会话 89

4.2.2　条件会话 90

4.2.3　资源管理 91

4.3　小结 92

练习 92

第5章　同步响应模型 96

5.1　固定点语义 97

5.2　SR实例 98

5.2.1　非循环模型 98

5.2.2　反馈 99

5.2.3　因果循环 106

5.2.4　多时钟模型 106

5.3　寻找定点 107

5.4　定点逻辑 109

5.5　小结 112

练习 112

第6章　有限状态机 113

6.1　Ptolemy中的FSM创建 113

6.2　FSM的结构与执行 116

6.2.1　转移条件定义 119

6.2.2　输出动作 120

6.2.3　赋值动作和扩展有限状态机 120

6.2.4　终止状态 122

6.2.5　默认转移 123

6.2.6　非确定性状态机 124

6.2.7　立即转移 126

6.3　分层FSM 128

6.3.1　状态细化 129

6.3.2　分层FSM的优点 130

6.3.3　抢占式转移与历史转移 130

6.3.4　终止转移 132

6.3.5　模态模型的执行模式 133

6.4　状态机的并发复合 135

6.5　小结 137

练习 138

第7章　离散事件模型 141

7.1　DE域中的时间模型 142

7.1.1　模型时间与实际时间 142

7.1.2　并发事件 143

7.1.3　同步事件 144

7.2　排队系统 149

7.3　调度 152

7.3.1　优先级 154

7.3.2　反馈回路 155

7.3.3　多线程执行 157

7.3.4　调度局限性 159

7.4　芝诺（Zeno）模型 160

7.5　其他计算模型与DE的组合 161

7.5.1　状态机和DE 161

7.5.2　数据流和DE组合 162

7.6　无线和传感器网络系统 162

7.7　小结 164

练习 164

第8章　模态模型 166

8.1　模态模型的结构 166

8.2　转移 170

8.2.1　复位转移 170

8.2.2　抢占式转移 171

8.2.3　差错转移 172

8.2.4　终止转移 174

8.3　模态模型的执行 175

8.4　模态模型和域 176

8.4.1　数据流和模态模型 176

8.4.2　同步响应和模态模型 181

8.4.3　进程网络和会话 181

8.5　模态模型中的时间 181

8.5.1　模态模型中的时间延迟 184

8.5.2　本地时间和环境时间 185

8.5.3　模式细化中的开始时间 187

8.6　小结 188

练习 188

第9章　连续时间模型 189

9.1　常微分方程 189

9.1.1　积分器 189

9.1.2　传递函数 191

9.1.3　求解器 192

9.2　离散和连续的混合系统 197

9.2.1　分段连续信号 197

9.2.2　连续域中的离散事件信号 199

9.2.3　离散时间的积分器重置 200

9.2.4　狄拉克δ函数 201

9.2.5　与DE互操作 204

9.2.6　定点语义 205

9.3　混合系统和模态模型 206

9.3.1　混合系统和不连续信号 208

9.4　小结 210

练习 210

第10章　计时系统建模 211

10.1　时钟 211

10.2　时钟同步 214

10.3　通信延时建模 217

10.3.1　固定和独立的通信延时 217

10.3.2　共享资源竞争行为建模 219

10.3.3　复合切面 222

10.4　执行时间建模 223

10.5　分布式实时系统的Ptides模型 225

10.5.1　Ptides模型的结构 226

10.5.2　Ptides组件 231

10.6　小结 233

第11章　Ptera：面向事件的计算模型 234

11.1　扁平模型的语法和语义 234

11.1.1　入门实例 235

11.1.2　事件参数 236

11.1.3　取消关系 237

11.1.4　同时事件 237

11.1.5　潜在的非确定性 237

11.1.6　LIFO和FIFO策略 238

11.1.7　优先级 239

11.1.8　事件命名及调度关系 239

11.1.9　原子性设计 239