[发明专利]一种基于时序状态的图形化建模与分析方法

摘要

本发明涉及建模与仿真领域，具体涉及一种基于时序状态的图形化建模与分析方法，包括具体步骤为(S1)构建仿真模型图形化建模模块，用于仿真模型的图形化建模开发；(S2)通过仿真模型图形化建模模块产生仿真模型，记录该仿真模型运行在不同时刻的状态数据，并根据状态数据形成时序状态空间，进一步绘制时序状态可达图；(S3)对仿真模型进行分析，包括计算函数组件重要度和平均耗时、计算数据组件使用率；根据函数组件重要度、平均耗时、数据组件使用率等模型参数进行图形化显示。本发明方法支持对仿真模型的图形化分布式独立建模，降低了开发难度，提高了开发效率；便于建模人员持续更新模型和用户理解；提升了模型的可重用性。

主权项

一种基于时序状态的图形化建模与分析方法，其特征在于：包括以下步骤：(S1)构建仿真模型图形化建模模块，用于仿真模型的图形化建模开发；具体为：(S11)定义图形化组件；所述图形化组件包括开始组件、数据组件、函数组件、嵌套函数组件、联接组件和结束组件；所述开始组件的作用在于配置仿真模型的初始输入数据，为仿真模型的执行提供初始数据输入接口；所述数据组件用于存储仿真模型的状态数据；所述函数组件用于表示发生状态数据变化所要满足的条件及计算函数；所述嵌套函数组件用于表示仿真对象子模型，辅助构建较为复杂的仿真模型；所述联接组件用于传输数据并描述数据的流向；所述结束组件用于保存仿真模型的计算结果数据，为仿真模型提供数据输出接口；(S12)定义仿真模型的组成结构；仿真模型的组成结构具体为：GM＝(S,D,H,H′,F,E,FW,M,M0)其中，S＝{s1}是开始组件集，s1表示开始组件，每一个GM有且仅有一个开始组件；D＝{d1,d2,…,da}是数据组件集，da表示数据组件，a为数据组件个数；H＝{h1,h2,…,hm}是函数组件集，hm表示函数组件，m为函数组件个数；H′＝{h1′,h2′,…,hn′}是嵌套函数组件集，hn′表示嵌套函数组件，n为嵌套函数组件个数；F＝{f1,f2,...,fu}是联接组件集，fu表示联接组件，u为联接组件个数；E＝{e1}是结束组件集，e1表示结束组件，每一个GM有且仅有一个结束组件；其中，且联接组件用以联接开始组件或数据组件或结束组件与函数组件或嵌套函数组件，为有向弧的集合；FW＝{y1,y2,...,yu}是联接组件上的权函数集，yu表示权函数，u为联接组件个数；M0：S∪D→{s1,0,d1,0,d2,0,...,da,0}是初始标识，即模型运行前开始组件s1,0与数据组件d1,0,d2,0,...,da,0中的初始状态数据；M:S∪E∪D→{s1,e1,d1,d2,...,da}是状态标识，即模型运行过程中开始组件、结束组件以及数据组件中的状态数据；(S13)定义函数组件与嵌套函数组件的激发规则；具体为：规则1：一个函数组件节点h被认为是可激发的，应满足如下条件：(11)对函数组件h的每一个输入数据组件di∈I(h)，数据组件di中包含的状态标识M(di)不少于对应有向弧(di,h)的权值W(di,h)，即M(di)≥W(di,h)；I(h)函数组件h的输入集合；(12)对函数组件h的每一个输出数据组件dj∈O(h)，数据组件dj的容量V(dj)足够再加入新的状态标识，即V(dj)≥M(dj)+W(h,dj)，其中M(dj)为数据组件dj中包含的状态标识，W(h,dj)为有向弧(h,dj)的权值；O(h)数据组件h的输出集合；(13)对函数组件h的每一个既为输入又为输出的数据组件dx∈I(h)∩O(h)，数据组件dx同时满足(11)和(12)中的两个关系式，即数据组件dr的容量M(dx)≥(dx,h),V(dx)≥M(dx)+W(h,dx)；规则2：当一个函数组件节点h激发完成后，将发生如下操作：(21)从函数组件节点h的每个输入数据组件中减去状态标识，且：减去的状态标识数等于各输入数据组件到函数组件节点h的输入有向弧的权值；(22)在函数组件节点h的各个输出数据组件中加上状态标识，且：增加的状态标识数等于函数组件节点h到各输出数据组件的输出有向弧的权值；(S14)标注仿真模型所具备的特性；所述仿真模型所具备的特性包括与初始状态标识无关的为仿真模型的结构特性和与初始状态标识有关的为仿真模型的动态特性；所述结构特性包括结构有界性、活性；所述动态特性包括可达性、有界性；(S2)通过步骤(S1)的仿真模型图形化建模模块产生仿真模型，记录该仿真模型运行在不同时刻的状态数据，并根据状态数据形成时序状态空间，进一步绘制时序状态可达图；所述状态数据包括模型运行过程中开始组件、结束组件以及数据组件中所存储的数据；(S3)对仿真模型进行分析，包括计算函数组件重要度和平均耗时、计算数据组件使用率；根据函数组件重要度、平均耗时、数据组件使用率等模型参数进行图形化显示。