×

混合系统验证理论和工具支持的最新发展HyPro公司. (英语) Zbl 07629138号

摘要:在过去的几十年里,用于混合系统安全验证的算法和工具的开发一直是深入研究的内容。在不同的工具中提出并实现了许多新颖的想法。虽然大多数这些工具都提供了固定的实现,但只有很少的通用库用于开发新的验证工具。
HyPro公司就是这样一个例子,为线性混合系统中某些类型可达性分析算法的实现提供了一个C++编程库。这些算法基于流管道结构,需要对混合系统的状态集进行几何或符号表示。HyPro公司提供了不同表示形式的数据类型、它们之间的转换以及基于这些数据类型的高效算法。
自2017年发布以来,HyPro公司的功能已通过几个实现进行了扩展。本文简要介绍了基于flowpipe构造的方法,并报告了HyPro公司的功能进步以及对库应用程序的影响。

MSC公司:

60年第68季度 规范和验证(程序逻辑、模型检查等)
93-04 系统和控制理论相关问题的软件、源代码等
93个B03 可达集,可达性
93立方 由微分方程以外的函数关系控制的控制/观测系统(例如混合系统和开关系统)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Platzer,A。;Quesel,J.-D.,KeYmaera:混合系统的混合定理证明器(系统描述),(IJCAR’08 Proc。程序。IJCAR’08,LNCS,第5195卷(2008),Springer),171-178·兹比尔1165.68469
[2] Immler,F.,工具演示:Isabelle/HOL,用于连续系统的可达性分析,(Frehse,G.;Althoff,M.,ARCH’14-15。程序。ARCH’14-15,EPiC计算机科学系列,第34卷(2015),EasyChair),180-187
[3] 孔,S。;高,S。;Chen,W。;Clarke,E.M.,dReach:(δ)-混合系统的可达性分析(TACAS’15的Proc.)。程序。TACAS’15,LNCS,第9035卷(2015),Springer),200-205
[4] Eggers,A.,《混合系统基于约束求解的分析中常微分方程的直接处理》(2014),奥尔登堡大学:德国奥尔登堡学院博士论文
[5] Ratschan,S。;She,Z.,《通过基于约束传播的抽象求精对混合系统进行安全验证》(HSCC’05 Proc.)。程序。HSCC’05,LNCS,第3414卷(2005),Springer),573-589·Zbl 1078.93508号
[6] Duggirala,P。;密特拉,S。;维斯瓦纳坦,M。;Potok,M.,C2E2:状态流模型的验证工具(TACAS’15的Proc.)。程序。TACAS’15,LNCS,第9035卷(2015),施普林格),68-82
[7] Testylier,R。;Dang,T.,NLTOOLBOX:非线性动力系统可达性计算库(ATVA’13 Proc.)。程序。ATVA’13,LNCS,第8172卷(2013),Springer),469-473·Zbl 1410.68240号
[8] Asarin,E。;Dang,T。;Girard,A.,非线性系统分析的杂交方法,信息学报。,43, 7, 451-476 (2007) ·Zbl 1134.93026号
[9] 阿尔托夫,M。;俄勒冈州斯特斯伯格。;Buss,M.,使用保守线性化对具有不确定参数的非线性系统进行可达性分析,(CDC’08(2008),IEEE计算机社会出版社),4042-4048
[10] 阿鲁尔(Alur,R.)。;Dang,T。;Ivancic,F.,《通过谓词抽象对混合系统进行可达性分析》(HSCC’02 Proc.)。程序。HSCC’02,LNCS,第2289卷(2002),Springer),35-48·Zbl 1044.93517号
[11] 柯林斯,P。;布雷索林,D。;Geretti,L。;Villa,T.,《使用严格的函数演算计算混合系统的演化》(ADHS’12 Proc.)。程序。ADHS’12,IFAC-PapersOnLine(2012),284-290
[12] 阿尔特霍夫,M。;Dolan,J.M.,使用可达性分析对自动化道路车辆进行在线验证,IEEE Trans。机器人。,30, 4, 903-918 (2014)
[13] 陈,X。;E·阿尔布拉哈姆。;Sankaranarayanan,S.,《Flow*:非线性混合系统分析仪》(CAV’13 Proc.)。程序。CAV’13,LNCS,第8044卷(2013),Springer),258-263
[14] HyCreate:一个用于过度逼近混合自动机可达性的工具。
[15] 巴克,S。;Duggirala,P.S.,《具有输入的大型线性系统的模拟等效可达性》,(Majumdar,R.;Kunčak,V.,《计算机辅助验证》,计算机科学讲义(2017),施普林格国际出版:施普林格国际出版Cham),401-420·Zbl 1497.93010号
[16] O.布瓦索。;查普特,A。;Mimram,S.,《用数值方法计算非线性混合系统的流管》(2013),CoRR
[17] Bogomolov,S。;Forets,M。;Frehse,G。;波托姆金,K。;Schilling,C.,Juliarach:基于集合的可达性工具箱(HSCC’19(2019),ACM),39-44·Zbl 07120139号
[18] 哈格曼,W。;Möhlmann,E。;Rakow,A.,《使用SoapBox和Stabhyli验证PI控制器:建立转向控制器属性的经验》(ARCH'14-15程序)。程序。ARCH'14-15,《计算机科学EPiC系列》,第34卷(2014),EasyChair)
[19] Frehse,G。;Guernic,C.L。;A.Donzé。;雷·R。;O.勒贝特尔。;Ripado,R。;Girard,A。;Dang,T。;Maler,O.,SpaceEx:混合系统的可扩展验证(CAV’11 Proc.)。程序。CAV’11,LNCS,第6806卷(2011),Springer),379-395
[20] 雷·R。;Gurung,A.,使用xspeed对输入线性系统的并行状态空间探索,(HSCC’15(2015)Proc.,ACM),285-286
[21] 舒普,S。;E·阿尔布拉哈姆。;Makhlouf,I.B。;Kowalewski,S.,HyPro:用于混合系统可达性分析的状态集表示的C++库,(NFM’17。程序。2017年NFM,LNCS的LNCS(2017),斯普林格),288-294
[22] Henzinger,T.A。;Kopke,P.W。;Puri,A。;Varaiya,P.,混合自动机的决定因素是什么?,J.计算。系统。科学。,57, 1, 94-124 (1998) ·Zbl 0920.68091号
[23] Henzinger,T.,《混合自动机理论》,(LICS’96会议录(1996),IEEE计算机学会出版社),278-292
[24] Le Guernic,C.,具有线性连续动力学的混合系统的可达性分析(2009),约瑟夫·傅立叶-格勒诺布尔第一大学:法国约瑟夫·傅立叶-格勒诺布尔第一大学,博士论文
[25] 摩尔,R.E。;Kearfott,R.B。;Cloud,M.J.,区间分析导论(2009),SIAM·Zbl 1168.65002号
[26] 俄勒冈州斯特斯伯格。;Krogh,B.H.,混合系统可达集的有效表示和计算,(HSCC’03(2003)Proc.),482-497·Zbl 1032.93037号
[27] 齐格勒,G.M.,《关于多面体的讲座》,《数学研究生教材》,第152卷(1995年)·Zbl 0823.52002号
[28] 桑卡拉纳拉亚南,S。;Dang,T。;Ivančić,F.,使用模板多面体对混合系统进行符号模型检查,(TACAS'08年公报,第4963卷(2008)),188-202·Zbl 1134.68419号
[29] O.伯内兹。;马勒,O。;Pnueli,A.,《正交多面体:表示和计算》(HSCC’99的Proc.,第1569卷(1999)),46-60·Zbl 0947.68154号
[30] Girard,A.,使用区域图的不确定线性系统的可达性,(HSCC’05 Proc.,vol.3414(2005)),291-305·Zbl 1078.93005号
[31] Kurzhanski,A.B。;Varaiya,P.,可达性分析的椭球技术,(HSCC’00 Proc.,vol.1790(2000)),202-214·Zbl 0962.93009号
[32] Le Guernic,C。;Girard,A.,使用支持函数的线性系统可达性分析,非线性分析。混合系统。,4, 2, 250-262 (2010) ·Zbl 1201.93018号
[33] Makino,K。;Berz,M.,使用泰勒模型对流和ODE进行严格集成,(SNC’09(2009)Proc.),79-84·Zbl 1356.65168号
[34] Schupp,S.,状态集表示及其在混合系统可达性分析中的应用(2019年),亚琛国立大学:亚琛州立大学,博士论文
[35] 弗伦泽尔,M。;赫尔德,C。;Ratschan,S。;舒伯特,T。;Teige,T.,具有复杂布尔结构的大型非线性算术约束系统的高效求解,J.Satisf。布尔模型。计算。,1, 209-236 (2007) ·Zbl 1144.68371号
[36] 科齐留斯,F。;Kremer,G。;Junges,S。;舒普,S。;A.brahám,E.,《SMT-RAT:一个用于策略性和并行SMT求解的开源C++工具箱》,(《SAT程序》,2015年)。程序。SAT’15,LNCS,第9340卷(2015),施普林格),360-368·Zbl 1471.68241号
[37] 巴格纳拉,R。;希尔,P.M。;Zaffanella,E.,《Parma Polyhedra图书馆:为硬件和软件系统的分析和验证建立一套完整的数字抽象》,Sci。计算。程序。,72, 1-2, 3-21 (2008)
[38] Gawrilow,E。;Joswig,M.,《Polymake:分析凸多面体的框架》(polytopes-组合数学和计算)。多面体-组合数学和计算。多元论-组合数学和计算,Oberwolfach,1997,DMV Sem.,第29卷(2000),Birkhäuser:Birkháuser Basel),43-73·Zbl 0960.68182号
[39] 傅里叶,J.B.J.,《科学研究展望》,数学部分,第1824卷(1827年)
[40] 贝克·S。;Duggirala,P.S.,线性混合系统的基于严格仿真的分析,(Legay,A.;Margaria,T.,《系统构建和分析的工具和算法》,《系统构造和分析工具和算法,计算机科学讲义》(2017),施普林格:施普林格柏林,海德堡),555-572·Zbl 1452.68098号
[41] Tran,H.-D。;Manzanas Lopez,D。;穆索,P。;杨,X。;Nguyen,L.V。;Xiang,W。;Johnson,T.T.,深度神经网络的基于星的可达性分析,(ter Beek,M.H.;McIver,A.;Oliveira,J.N.,《形式方法-未来30年》,《未来30年的形式方法》,计算机科学讲义(2019),Springer国际出版:Springer International Publishing Cham),670-686
[42] Tran,H.-D。;贝克·S。;Xiang,W。;Johnson,T.T.,《使用ImageStars验证深度卷积神经网络》,(Lahiri,S.K.;Wang,C.,《计算机辅助验证》,《计算机科学讲义》(2020年),施普林格国际出版社:施普林格国际出版社Cham),18-42·Zbl 1478.68180号
[43] Le Guernic,C。;Girard,A.,使用支持函数的线性系统可达性分析,非线性分析。混合系统。,4, 2, 250-262 (2010) ·Zbl 1201.93018号
[44] Frehse,G。;Kateja,R。;Le Guernic,C.,《时空中的流管近似和聚类》(HSCC’13(2013),ACM Proc.),203-212·Zbl 1362.93015号
[45] Frehse,G.,混合系统在时空中的可达性,(EMSOFT’15会议录(2015),IEEE出版社),41-50
[46] Althoff,M.,《CORA 2015简介》,(《建筑学报》14-15。程序。ARCH’14-15,EPiC计算机科学系列,第34卷(2015),EasyChair),120-151
[47] T.Granlund等人,《GNU MP:GNU多精度算术库》,2016年。
[48] Makhorin,A.,GNU线性编程工具包主页(2018年)
[49] Gleixner,A。;斯特菲,D。;Wolter,K.,线性规划的迭代精化(2015),技术代表15-15,ZIB,Takustr。14195年7月,柏林
[50] de Moura,L.M。;Björner,N.,Z3:一种高效的SMT求解器(TACAS'08的Proc.)。程序。TACAS'08,LNCS,第4963卷(2008),施普林格),337-340
[51] 陈,X。;舒普,S。;本·马克洛夫,I。;亚伯拉罕·E。;Frehse,G。;Kowalewski,S.,《混合系统可达性分析基准套件》(NFM’15 Proc.)。程序。NFM’15,LNCS,第9058卷(2015),Springer),408-414
[52] 本·马克洛夫,I。;科瓦列夫斯基,S。;查韦斯·格鲁内瓦尔德,M。;Abel,D.,《网络车辆排控制器的安全评估——可用工具的实际经验》(ADHS'09(2009)的Proc.)
[53] 陈,X。;舒普,S。;本·马克洛夫,I。;亚伯拉罕·E。;Frehse,G。;Kowalewski,S.,《混合系统可达性分析基准套件》(NFM’15 Proc.)。程序。NFM’15,LNCS,第9058卷(2015),Springer),408-414
[54] 阿鲁尔(Alur,R.)。;Courcoubetis,C。;Halbwachs,N。;Henzinger,T.A。;Ho,P。;尼克林,X。;奥利维罗,A。;Sifakis,J。;Yovine,S.,《混合系统的算法分析》,Theor。计算。科学。,138, 1, 3-34 (1995) ·Zbl 0874.68206号
[55] 舒普,S。;内伦,J。;A brahám,E.,《分而治之:混合系统可达性分析中的变量集分离》(Wiklicky,H.;de Vink,E.P.,《QAPL’17程序》)。程序。QAPL’17,EPTCS,第250卷(2017)),1-14
[56] 舒普,S。;Winkens,J。;A brahám,E.,混合系统的上下文相关可达性分析,(Rubin,S.;Bouzar-Benlabiod,L.,《智能系统中的重用》(2020),CRC出版社),160-180,第7章
[57] 舒普,S。;Ábrahám,E.,《混合系统可达性分析的有效动态误差减少》,(Beyer,D.;Huisman,m.,《TACAS 2018年进展》。程序。TACAS’18,《计算机科学讲义》,第10806卷(2018年),施普林格出版社,287-302·Zbl 1423.68290号
[58] Fehnker,A。;Ivancic,F.,《混合系统验证基准》(2004年HSCC会议记录)。程序。HSCC’04,LNCS,第2993卷(2004),施普林格),326-341·Zbl 1135.93324号
[59] 舒普,S。;《展开工作:混合系统的多线程安全分析》,(Johnsen,E.B.;Schaefer,I.,SEFM’18的Proc.)。程序。SEFM’18,《计算机科学讲义》,第10886卷(2018年),施普林格出版社,第89-104页·Zbl 1509.68172号
[60] Leofate,F。;舒普,S。;E·阿尔布拉哈姆。;Taccella,A.,《通过混合系统可达性分析实现群机器人的工程控制器》,(Iacono,M.;Palmieri,F.;Gribaudo,M.,Ficco,M.,ECMS’19程序,欧洲建模与仿真理事会(2019)),407-413
[61] 弗雷伯格,F。;舒普,S。;Hermanns,H。;a.brahám,E.,控制器验证符合控制器代码:案例研究,(MEMOCODE’21(2021)程序,ACM),98-103
[62] Hüls,J。;舒普,S。;雷姆克,A。;A brahám,E.,使用HyPro分析具有多重随机激发的混合Petri网,(Marin,A.;Houdt,B.V.;Casale,G.;Petriu,D.C.;Rossi,S.,《VALUETOOLS程序》17(2017),ACM),178-185
[63] Carina Pilch;斯特凡·舒普(Stefan Schupp);Anne Remke,《通过flowpipe-construction优化一类受限随机混合自动机的可达概率》(QEST 2021 Proc.)。程序。QEST 2021,计算机科学讲义(2021),施普林格:施普林格巴黎)·Zbl 1491.68102号
[64] Pilch,C。;克劳斯,M。;雷姆克,A。;A brahám,E.,《将具有随机触发的混合Petri网转换为随机混合自动机的一个子类》,(Lee,R.;Jha,S.;Mavridou,A.;Giannakopoulou,D.,《NFM’20 Proc.》。程序。NFM’20,《计算机科学讲义》(2020),斯普林格国际出版:斯普林格出版社,381-400
[65] 阿尔托夫,M。;E·阿尔布拉哈姆。;Forets,M。;Frehse,G。;Freire博士。;席林,C。;舒普,S。;Wetzlinger,M.,《Arch-comp21类别报告:具有线性连续动力学的连续和混合系统》(《21世纪建筑学报》)。程序。ARCH’21,EPiC计算系列,第80卷(2021),EasyChair),1-31
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。