[发明专利]一种用于对信息物理系统故障传播的控制方法

说明书

一种用于对信息物理系统故障传播的控制方法，所述方法包括以下步骤：通过Petri网络、元件状态和状态转移构建信息物理系统运行过程模型；基于改进的蒙特卡洛模拟，对所述信息物理系统运行过程模型进行故障辨识；改变信息物理系统中S_元和T_元相关参数，观察某一元件或过程对信息物理系统可靠性影响，确定信息物理系统中元件和转移的薄弱环节；实现对故障传播的控制；从元件和故障信息传递两方面保证信息物理系统可靠运行。本发明既实现了系统运行可靠性的分析，同时可以分析出各个元件和过程对于系统故障传播的影响，采用相应措施可以抑制故障传播，从而保证系统有效运行。

技术领域

本发明涉及信息物理系统领域，尤其涉及一种用于对信息物理系统故障传播的控制方法。

背景技术

信息物理系统是多维异构的感知、通信和计算单元与物理设备的深度耦合的新型智能复杂系统，是实现大规模信息网络的可观测性和复杂动态控制的关键支撑技术。信息物理系统可靠性评价较为复杂，物理层面和信息层面交互和相互影响机理尚难以明确，对构建传统的诸如串并联模型、分布模型和马尔科夫链等无法描述系统运行过程，也就对系统可靠性评价无能为力，因此需要找到新的模型对信息物理系统的运行性可靠性进行评价。

然而，已有的基于Petri网的系统可靠性评价研究多是采用故障树的分析方法，将故障树依据一定的规律等效为Petri网络，与实际系统运行状况存在一定差距。同时，信息物理系统中，物理和信息子系统间的相互作用更加复杂，因此对于整个系统的可靠性分析则更需要考虑信息层面和物理层面间的相互作用和影响。采用Petri网对系统可靠性展开评价，具有模型简单易懂的优势，将系统故障树的各种逻辑连接关系简化为只由S_元和T_元组成的图形化网络，故障的传播关系明确。

但是此种方法，仅仅考虑了单一系统层面的故障传播，对于系统间相互作用对故障传播的影响并未明确，适用于相对简单的系统。

发明内容

本发明提供了一种用于对信息物理系统故障传播的控制方法，本发明定义系统功能为导向的信息物理系统可靠性函数，建立包括元件状态和状态转移的系统运行模型，采用基于改进的蒙特卡洛模拟的故障辨识，确定系统元件和转移的薄弱环节，实现系统运行，详见下文描述：

一种用于对信息物理系统故障传播的控制方法，所述方法包括以下步骤：

通过Petri网络、元件状态和状态转移构建信息物理系统运行过程模型；

基于改进的蒙特卡洛模拟，对所述信息物理系统运行过程模型进行故障辨识；

改变信息物理系统中S_元和T_元相关参数，观察某一元件或过程对信息物理系统可靠性影响，确定信息物理系统中元件和转移的薄弱环节；实现对故障传播的控制；

从元件和故障信息传递两方面保证信息物理系统可靠运行。

其中，所述信息物理系统运行过程模型具体为：

决定信息物理系统的输入和输出之间的运行模型；确定每一个S_元和T_元的概率分布；

产生每一个S_元和T_元的随机值，将这些值代入到运行模型中计算出信息物理系统的输出值；

将信息物理系统的输出数据拟合成经验分布，通常包括均值和方差。

进一步地，所述方法还包括：

在Petri网络和信息物理系统特征的基础上，提取结构化信息，根据节点可靠性和交互过程可靠性来计算信息物理系统的可靠性。

其中，所述方法还包括：

按照物理过程、通信过程和信息过程建立信息物理系统运行流程，基于Petri网建立信息物理系统故障传播过程。