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《基于有限状态自动机多模型集成的列车运行过程仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第30卷 第1期西安建筑科技大学学报Vol130No111998年3月J.Xi'anUniv.ofArch&Tech.Mar11998基于有限状态自动机多模型集成3的列车运行过程仿真研究何 兵 万百五(西安交通大学工程科学研究院系统工程研究所,710049;第一作者男,27岁,博士)摘 要 研究了基于有限状态自动机的多模型集成仿真方法,应用有限状态自动机描述离散事件,构造了抽象概念层的仿真模型并给出其完备性和唯一性的性质.在时间演化模型层集成多个相应的时域模型,提高了模型的表现力.将该方法应用到列车运行过程仿真中,提出了相应的多模型集成仿真模型
2、,仿真结构表明了该方法的有效性.关键词 离散事件;有限状态自动机;多模型集成;列车运行过程仿真中图分类号 TP13;O231ResearchonthesimulationoftrainoperationprocessbasedonfinitestateautomatamultimodelingintegrationHeBingWanBaiwu(Xi'anJiaotongUniversity,Xi'an,710049)AbstractThispaperpresentsstudiesofthemethodofmultimodelingbasedonf
3、initestateautomata.Thesimulationmodelstructureofabstractconceptlevelisconstructedviaabilityoffinitestateautomataforde2scribingdiscreteevents.Thecompletenessanduniquenessofthisstructureisdescribed.Higherpresentationabilitycanbeprovidedwithseveraltimemodelsintegrated.Multimodel
4、ingsimulationmodelisproposedcon2cerningautomatictrainoperationsimulationwiththisstructure.Theresultofthesimulationrevealsthatthemethodisofutilityandefficiency.Keywordsdiscreteevent,finitestateautomata,multimodeling,automatictrainoperationsimulation本文针对列车运行的复杂过程,应用多模型集成的仿真原理,以
5、有限状态自动机描述高层抽象模型,低层时间演化模型层由相应的多模型组成.这种描述方法层次清晰,而且可以通过同等层次之间的接口,实现与其他旅客系统、电力系统等铁路子系统的对接,达到整个铁路系统运行仿真的目的.1 基于状态自动机的多模型集成仿真建模多模型集成的仿真建模,主要思想是使用多个从不同角度出发的仿真模型来描述同一个过程.这些模型可以在不同的抽象层次上对过程建模,彼此之间相互配合,互相协调,共同完成对系统的完整建模.由于在较高的抽象层次上,过程的描述一般均采用较抽象的状态变量,具有离散事件的特点,因而可以用有限状态自动机建模;在较低层次上,一般都
6、具有连续时间或离散时间系统的特征,可以应用微分或差分方程建模.在不同假设条件下,仿真对象的模型可以有不同的结构和参数.多模型集成仿真模型是收稿日期:19962082093国家自然科学基金重点资助项目(59338140)第1期 何 兵等:基于有限状态自动机多模型集成的列车运行过程仿真研究 77一个四元组H=(S,D,5,7)(1)其含义和通用结构如图1所示.[7]有限状态自动机可以用来描述离散事件模型D,有:定义1:有限自动机为七元组,即ZDJ=(2,Q,8,D,q0,Qm,h)(2)图1 多模型集成仿真模型结构其中
7、:①2为输入事件集合且2=2c∪2p(V∈2c为控制事件集合,2p为状态事件集合,即状态事件产生函数5的输出);②Q为有限的离散状态集;8为输出事件集合(有X∈8);③D为离散状态转移函数映射,且D:Q×2→Q只在Q×2的某些子集q×2(q)中有定义,称2(q)A2为状态q的活动事件集;④q0为初始状态;⑤Qm∈Q是仿真终态;⑥h是离散输出函数映射h:Q×2→Q,其定义域与D相同.我们针对图1结构,提出:定义2:基于有限状态自动机的多模型集成仿真建模形式为FZS=(2,Q,8,D,q0,Qm,h,M,7,5)(3)从中可以看出,与标准有限状态自动
8、机相比,此仿真模型描述变成了十一元组,与(2)相比增加的项目为:M为仿真模型集合,对应图1中的时间演化模型S;7和5的含义与图1中相同,
