[发明专利]基于HybridUML和定理证明的CPS自适应性验证方法

摘要

本发明提出一种基于HybridUML和定理证明的CPS自适应性验证方法，主要用于解决形式化验证方法理论性过强所带来的难以普遍应用的难题。本发明步骤包括：首先利用HybridUML视图对CPS建模；然后将HybridUML规约转换为定理证明器KeYmaera的输入-量化混合程序QHP；结合生成的QHP，以量化微分动态逻辑QdL公式的形式对待验证的属性进行规约，然后利用KeYmaera进行自动验证；进行模型转换之前，需要定义HybridUML和QHP的元模型，转换时首先消除顶层Mode具有的层次性，转换后得到的模型称为FlatMode，然后根据FlatMode和QHP之间宏观语义以及元语义的一致性确定转换规则，然后利用ATL语言描述转换规则，实现FlatMode模型到QHP媒介模型的转换，然后利用自定义模板语言实现QHP媒介模型到QHP代码的转换。

主权项

一种基于HybridUML和定理证明的CPS自适应性验证方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1)根据所选CPS属性的特点，导出应该描述的CPS特征，并选择能够充分描述系统特征的Hybrid UML建模视图对系统进行建模；对HybridUML进行了语法和语义扩展，使其表现量化特性；步骤2)给出所选Hybrid UML建模视图和QHP的元模型形式化描述；元模型是对建模语言准确和显式的描述，定义了模型语言的语法和语义；步骤3)转换时首先消除顶层Mode具有的层次性，转换后得到的模型称为FlatMode，然后根据FlatMode和QHP之间宏观语义以及元语义的一致性确定转换规则，然后利用ATL语言描述转换规则，实现FlatMode模型到QHP媒介模型的转换；为了弥补Mode模型与QHP代码之间的抽象鸿沟，在转换时产生一个媒介模型，它包含了生成QHP代码的所有信息；步骤4)使用自定义模板语言描述QHP媒介模型到QHP代码的转换；主模板规则调用模板规则IBS2QHPCode、DTS2QHPCode和CTS2QHPCode分别实现QHP媒介模型初始化块、离散变迁集合、连续变迁集合的格式化输出，并调用模板规则Cycle2Star输出QHP代码是否可以循环执行标志符*；步骤5)根据步骤3和步骤4，将HybridUML模型转换为QHP代码。步骤6)然后结合生成的QHP代码以QdL公式的形式规约属性，并利用KeYmaera进行自动验证，得出验证结果，并结合验证结果对验证方法进行有效性评估；QdL属性公式的推理验证过程采用相继式演算Sequent Calculus作为基本证明系统，验证过程将属性公式作为结论，并将其置于整个演算过程的最底层，自下而上根据QdL演算规则进行演算，如果属性满足，则推理过程以*结束，否则给出属性公式满足时应该满足的前置条件。