×

多刚体机械系统混合自动机的自动生成及其在安全特性伪造中的应用。 (英语) Zbl 1485.93277号

总结:如果我们设计了一个工具来自动生成一个动态过渡系统,用于受多重冲击、接触和不连续摩擦影响的机械系统的正式规范,该怎么办?这种工具将代表着对这些复杂系统的描述和仿真的进步。这正是本文提供的:Dyverse刚体工具箱(DyverseRBT)。该工具需要一个足够表达的计算模型,该模型可以准确描述系统随时间演变的行为。为此,我们提出了一种多接触多刚体(MRB)机械系统的替代抽象,作为经典混合自动机的扩展版本,我们称之为MRB混合自动机。MRB混合自动机的一个主要特征是包含计算节点来编码计算接触力的算法。计算节点由一组非动态离散位置、离散转换和这些位置之间的保护以及转换时的重置组成。它们可以解释刚体理论中没有明确考虑的能量传递。提出的建模框架非常适合于实际机械系统动态特性的自动验证。我们通过篡改DyverseRBT生成的过渡系统的安全属性来证明这一点。

MSC公司:

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)
2005年第70季度 机械系统的控制
92-08 生物问题的计算方法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 阿鲁尔(Alur,R.)。;Courcoubetis,C。;亨辛格,T.A。;Ho,P.H。;格罗斯曼,R.L。;Nerode,A。;Ravn,A.P。;Rischel,H.,《混合自动机:混合系统中混合系统规范和验证的算法方法》,736(1993),Springer
[2] Henzinger,T.,混合自动机理论,1278-292(1996)
[3] Johansson,K.H。;埃格斯特德,M。;Lygeros,J。;Sastry,S.,关于Zeno混合自动机的正则化,系统。控制。莱特。,38, 141-150 (1999) ·Zbl 0948.93031号 ·doi:10.1016/S0167-6911(99)00059-6
[4] Lygeros,J。;Johansson,K.H。;西米奇,S.N。;Sastry,S.S.,混合自动机的动力学性质,IEEE Trans-Automat Contr,48,2-17(2003)·Zbl 1364.93503号 ·doi:10.1109/TAC.2002.806650
[5] Acary,V。;Brogliato,B.,非光滑动力系统的数值方法(2008),Springer-Verlag-Heidelberg·Zbl 1173.74001号
[6] Alart,P。;Curnier,A.,《易于采用类牛顿解方法的虚构接触问题的混合公式》,方法应用。机械工程,92,353-375(1991)·Zbl 0825.76353号 ·doi:10.1016/0045-7825(91)90022-X
[7] 巴约,E。;Laursen,R.,约束多体动力学的增广拉格朗日和质量-正交投影方法,非线性动力学。,9, 113-130 (1996) ·doi:10.1007/BF01833296
[8] Blumentals,A。;布罗格里亚托,B。;Bertails Descoubes,F.,受双边和单边约束的拉格朗日系统中的接触问题,有或没有滑动库仑摩擦:教程,多体系统。动态。,38,43-76(2016)·Zbl 1372.70044号 ·doi:10.1007/s11044-016-9527-6
[9] Brogliato,B.,《非光滑力学:模型、动力学和控制》(1999),Springer-Verlag·Zbl 0917.73002号
[10] Y.Hurmuzlu。;Marghitu,D.,具有多个接触点的平面运动链的刚体碰撞,Int.J.Rob。决议,13,82-92(1994)·doi:10.1177/027836499401300106
[11] 莱恩,R。;Van De Wouw,N.,《具有单侧约束的机械系统的稳定性和收敛性》(2008),施普林格-弗拉格出版社·Zbl 1143.70001号
[12] Nguyen,N。;Brogliato,B.,《耗散颗粒链中的多重影响》(2014),Springer-Verlag
[13] Pfeiffer,F.,机械系统动力学(2008),施普林格-海德堡·Zbl 1155.37001号
[14] Studer,C.,《单侧接触和摩擦的数值》(2009),斯普林格·弗拉格·海德堡·Zbl 1162.70002号
[15] Kress-Gazit,H.,《机器人挑战:朝向验证和合成技术的发展》(来自客座编辑),IEEE Robotics and Automation Magazine,18,22-23(2011)·doi:10.1109/MRA.2011.942486
[16] Kress-Gazit,H。;Wongpiromsarn,T。;Topcu,U.,《正确、反应、高级机器人控制:缓解时序逻辑合成的状态爆炸问题》,IEEE Robotics and Automation Magazine,18,65-74(2011)·doi:10.1109/MRA.2011.942116
[17] 巴蒂亚,A。;Maly,M。;Kavraki,E。;Vardi,M.,《复杂目标的运动规划》,《机器人自动化杂志》,IEEE,18,55-64(2011)
[18] 丁,X。;Kloetzer先生。;陈,Y。;Belta,C.,机器人团队的自动部署,IEEE机器人自动化杂志,18,75-86(2011)·doi:10.1109/MRA.2011.942117
[19] 维玛,R。;Del Vecchio,D.,《半自主多车辆安全》,《机器人与自动化杂志》,IEEE,18,44-54(2011)
[20] 纳瓦罗·洛佩斯,E。;塞利科克,美国。;Sengör,N。;El Hady,A.,《混合系统神经科学》,1113-129(2016),学术出版社
[21] Goebel,R。;Sanfelice,R。;Teel,A.,《混合动力系统》。结合连续时间和离散时间动力学的系统的鲁棒稳定性和控制,28-93(2009)·Zbl 1395.93001号
[22] Simo,J。;Laursen,T.,涉及摩擦的接触问题的增广拉格朗日处理,计算。结构。,第42页,第91-116页(1992年)·兹比尔0755.73085 ·doi:10.1016/0045-7949(92)90540-G
[23] 医学博士O’Toole。;Navarro-López,E.M.,一类具有摩擦和冲击的多接触刚体系统的混合自动机,299-306(2012),荷兰埃因霍温
[24] 纳瓦罗·洛佩斯,E。;Carter,R.,《混合自动机:对不连续系统离散抽象的洞察》,《国际期刊系统》。科学。,42, 1883-1898 (2011) ·Zbl 1260.93013号 ·doi:10.1080/00207721.2010.495189
[25] 西田,T。;Doshita,S.,《关于不连续变化的推理》,2643-648(1987),AAAI出版社
[26] 莫斯特曼,P。;Biswas,G.,《物理系统模型中的不连续性理论》,J.Franklin Inst.,335,401-439(1998)·Zbl 0900.93030号 ·doi:10.1016/S0016-0032(96)00126-3
[27] 莫斯特曼,P。;Biswas,G.,《构建物理系统混合模型的综合方法》,Artif。智力。,121, 171-209 (2000) ·Zbl 0948.68210号 ·doi:10.1016/S0004-3702(00)00032-1
[28] 纳瓦罗·洛佩斯,E。;詹德,J。;Mosterman,P.J.,DYVERSE:从正式验证到生物灵感实时自组织系统,303-348(2013),CRC出版社/泰勒和弗朗西斯
[29] Brockett,R.,《运动的计算机控制》,1534-540(1988),美国纽约
[30] Forbus,K.,定性过程理论,人工制品。智力。,24, 85-168 (1984) ·doi:10.1016/0004-3702(84)90038-9
[31] Kuipers,B.,定性模拟,Artif。智力。,29, 298-338 (1986) ·Zbl 0624.68098号 ·doi:10.1016/0004-3702(86)90073-1
[32] 埃格斯特德,M。;Brockett,R.,《反馈可以降低电机程序的规范复杂性》,IEEE Trans Automat Contr,48,213-223(2003)·Zbl 1364.93512号 ·doi:10.1109/TAC.2002.808466
[33] Woods,E.,混合现象理论,171-76(1991)
[34] Acary,V.,具有单边接触和库仑摩擦的非光滑机械系统的投影事件捕获时间步长方案,计算。方法应用。机械工程师,256,224-250(2013)·Zbl 1352.74477号 ·doi:10.1016/j.cma.2012.12.2012
[35] Stewart,D。;Trinkle,J.,具有非弹性碰撞和库仑摩擦的刚体动力学的隐式时间步进方案,Int.J.Numer。方法工程,39,2673-2691(1996)·Zbl 0882.70003号 ·doi:10.1002/(ISSN)1097-0207
[36] Filippov,A.,《具有不连续右侧的微分方程》(1988),Kluwer学术出版社:Kluwer-学术出版社,多德雷赫特·Zbl 0664.34001号
[37] Utkin,V.,《控制优化中的滑动模式》(1992年),Springer-Verlag:Springer-Verlag,柏林·Zbl 0748.93044号
[38] Elmqvist,H。;塞利尔,F。;Otter,M.,混合系统的面向对象建模,131-41(1993)
[39] Mattsson,S.,《继电器的面向对象数据建模和滑模行为》,1259-264(1996)
[40] Bliudze,S。;Furic,S.,《涉及行为抽象的混合系统的操作语义》,1693-706(2014)
[41] 刘杰。;Lee,E.,《基于组件的混合信号和混合系统建模和仿真方法》,ACM Trans。模型计算。模拟。,12, 343-368 (2002) ·数字对象标识代码:10.1145/643120
[42] Lee,E。;郑浩。;莫拉里,M。;Thiele,L.,《混合系统的操作语义》,3414,25-53(2005),LNCS,Springer-Verlag·Zbl 1078.93535号
[43] 莫斯特曼,P。;赵,F。;Biswas,G.,混合系统的滑模模型语义和仿真,1567,218-237(1999),LNCS,Springer-Verlag·Zbl 0925.93432号
[44] 莫斯特曼,P。;Vangheluwe,H.,《计算机自动多参数建模:简介》,《仿真》,第80期,第433-450页(2004年)·doi:10.1177/0037549704050532
[45] Navarro-López,E.,用于模拟滑动运动系统的混合自动模型:仍然是一个挑战,1322-327(2009),西班牙萨拉戈萨
[46] Navarro-López,E.,不连续动力系统的混合建模,包括切换控制,1(2009),CHAOS09:CHAOS09,英国伦敦
[47] 埃克,J。;Janneck,J。;Lee,E。;刘杰。;刘,X。;Ludvig,J。;Neuendorffer,S。;萨克斯,S。;Xiong,Y.,《驯服异质性:托勒密方法》,Proc。IEEE,91,127-144(2003)·doi:10.1109/JPROC.2002.805829
[48] Frehse,G。;格尔尼克,C。;A.Donzé。;棉花,S。;雷·R。;O.勒贝特尔。;Ripado,R。;Girard,A。;Dang,T。;马勒,O。;Gopalakrishnan,G。;Qadeer,S.,Spaceex:混合系统的可扩展验证,计算机辅助验证,6806,379-395(2011),LNCS,Springer-Verlag
[49] Girard,A。;朱利叶斯。;Pappas,G.,混合系统的近似仿真关系,离散事件动态系统,18,163-179(2008)·Zbl 1395.93113号 ·doi:10.1007/s10626-007-0029-9
[50] Girard,A.,通过近似互模拟实现安全性和可达性的控制器合成,Automatica,48947-953(2012)·Zbl 1246.93045号 ·doi:10.1016/j.automatica.2012.02.37
[51] Pola,G。;Tabuada,P.,《非线性控制系统的符号模型:交替近似互模拟》,SIAM J control Optimization,48,719-733(2009)·Zbl 1194.93020号 ·doi:10.1137/070698580
[52] Tabuada,P.,符号控制的近似模拟方法,IEEE Trans Automat Contr,531406-1418(2008)·Zbl 1367.93220号 ·doi:10.1109/TAC.2008.925824
[53] 莫斯特曼,P。;詹德,J。;哈蒙,G。;Denckla,B.,用于控制综合的刚性混合系统的时间计算模型,《控制工程与实践》,20,2-13(2012)·doi:10.1016/j.connengprac.2011.04.013
[54] MathWorks,Inc.,Stateflow和Stateflow编码器用户指南,用于复杂逻辑和状态图建模(2008)
[55] Fritzson,P.,《使用Modelica的技术和物理系统建模与仿真导论》(2011年),威利-艾艾出版社
[56] 布鲁克斯,C。;Lee,E。;Lorenzetti,D。;努伊杜伊,T。;Wetter,M.,演示:cyPhySim A Cyber-Physical Systems Simulator,1301-302(2015),HSCC:HSCC,美国华盛顿州西雅图
[57] 巴蒂亚,A。;Frazzoli,E.,《解决连续时间系统的完全安全篡改》,13297-3302(2006),CDC:CDC,加州圣地亚哥,美国
[58] 巴蒂亚,A。;弗拉佐利,E。;埃格斯特德,M。;Mishra,B.,线性系统安全伪造的基于采样的分辨率完整算法,4981,606-609(2008),HSCC,LNCS,Springer Verlag·Zbl 1144.93309号
[59] Cheng,P。;Kumar,V.,《基于采样的连续动态系统控制器伪造和验证》(2006),机器人算法基础研讨会VII
[60] 桑卡拉纳拉亚南,S。;Fainekos,G.,使用交叉熵方法对混合系统时间特性的伪造,125-134(2012)·Zbl 1362.68183号
[61] 巴蒂亚,A。;弗拉佐利,E。;阿鲁尔(Alur,R.)。;Pappas,G.,《混合系统:计算与控制》,2993,连续和混合系统可达性分析的增量搜索方法,142-156(2004),HSCC,LNCS,Springer-Verlag·Zbl 1135.93316号
[62] 巴蒂亚,A。;Frazzoli,E.,《基于抽样的解决方案——线性混合系统的完全安全伪造》,13405-3411(2007),CDC:CDC,新奥尔良,洛杉矶,美国
[63] 普拉库,E。;卡夫拉基,L。;Vardi,M.,混合系统:通过结合运动规划和离散搜索从验证到伪造,形式化方法系统。设计。,34157-182(2009年)·Zbl 1192.68692号 ·doi:10.1007/s10703-008-0058-5
[64] 普拉库,E。;卡夫拉基,L。;Vardi,M.,《混合动力系统中LTL安全特性的伪造》,2009年,368-382(2009),TACAS·Zbl 1234.68264号
[65] Zutshi,A。;桑卡拉纳拉亚南,S。;德什穆赫,J。;Kapinski,J.,混合系统具体反例的轨迹拼接方法,3918-3925(2013)
[66] Annpureddy,Y。;刘,C。;费内科斯,G。;Sankaranarayanan,S.,S-TaLiRo:混合系统时序逻辑证伪工具,6605254-257(2011),Springer·Zbl 1316.68069号
[67] Biere,A。;Cimatti,A。;克拉克,E。;Zhu,Y.,无BDD的符号模型检查,1579,193-207(1999),Springer
[68] 科普提,F。;菲克斯·L。;弗雷尔,R。;Giunchiglia,E。;卡米,G。;塔切拉,A。;Vardi,M.,工业环境下有界模型检查的好处,2102436-453(2001),Springer·Zbl 0991.68637号
[69] 弗伦泽尔,M。;Herde,C.,HySAT:混合系统有界模型检查的有效证明引擎,形式方法系统。设计。,30, 179-198 (2007) ·Zbl 1116.68048号 ·doi:10.1007/s10703-006-0031-0
[70] Prasad,M。;Biere,A。;Gupta,A.,《基于卫星的形式验证最新进展的调查》,《国际软件工具技术转让》,第7期,第156-173页(2005年)·doi:10.1007/s10009-004-0183-4
[71] 努佐,P。;Puggelli,A。;Seshia,S。;Sangiovanni-Vincentelli,A.,CalCS:SMT求解非线性凸约束,71-80(2010),FMCAD:FMCAD,瑞士卢加诺
[72] 格里乔,A。;基金会,B。;凯斯勒,I。;Sommarive,V.,可满足性模线性整数算法的实用方法,J.可满足性布尔建模与计算,1-27(2012)·Zbl 1331.68207号
[73] Rushby,J.,《在正式验证中利用破坏性创新》,2006年,21-30(2006),SEF M
[74] Sebastiani,R.,Lazy可满足性模理论,可满足性杂志,布尔建模计算,3141-224(2007)·Zbl 1145.68501号
[75] 弗伦泽尔,M。;赫尔德,C。;Teige,T。;Ratschan,S。;舒伯特,T.,具有复杂布尔结构的大型非线性算术约束系统的有效求解,可满足性杂志,布尔建模计算,1209-236(2007)·Zbl 1144.68371号
[76] 艾格斯,A。;北卡罗来纳州卡林尼克。;库普弗施米德(Kupferschmid),S。;Teige,T.,混合系统基于约束分析的挑战,5655,51-65(2009),Springer·Zbl 1248.68328号
[77] Audemard,G。;波扎诺,M。;Cimatti,A。;Sebastiani,R.,用mathsat验证工业混合系统,Electron。注释Theor。公司。科学,119,17-32(2005)·兹比尔1272.68220 ·doi:10.1016/j.entcs.2004.12.022
[78] Bauer,A。;皮斯特,M。;Tautschnig,M.,混合系统和模型分析的工具支持,欧洲会议设计、自动化和测试论文集,DATE,2007,924-929(2007)
[79] Bauer,A。;Leucker,M。;夏尔哈特,C。;Tautschnig,M.,《SMT中的无关紧要:构建灵活而高效的抽象/细化求解器》,《国际软件工具技术转移杂志》,第12期,第23-37页(2010年)·doi:10.1007/s10009-009-0133-2
[80] Cimatti,A。;Mover,S.公司。;Tonetta,S.,《混合自动机的有效场景验证》,6806317-332(2011),施普林格出版社
[81] Bu,L。;Cimatti,A。;李,X。;Mover,S.公司。;Tonetta,S.,使用浅层同步的混合系统模型检查,6117,155-169(2010),Springer
[82] 孔,S。;高,S。;Chen,W。;Clarke,E.,dReach:-混合系统可达性分析,2015(2015),TACAS
[83] 高,S。;孔,S。;Clarke,E.,dREal:实际非线性理论的SMT求解器,7898,208-214(2013),Springer·兹比尔1381.68268
[84] 高,S。;孔,S。;Clarke,E.,可满足模ODE,105-112(2013)
[85] Van Der Schaft,A。;Schumacher,H.,《混合动力系统导论》,控制与信息科学讲稿,251(2000),Springer-Verlag,伦敦·Zbl 0940.93004号
[86] Pang,J.S。;Trinkle,J.,具有库仑摩擦的动态多刚体接触问题的互补公式和解的存在性,数学。编程,73,199-226(1996)·Zbl 0854.70008号 ·doi:10.1007/BF0529203
[87] NAG图书馆,数值算法组(NAG)(2013),牛津:英国牛津
[88] 斯图德,C。;Glocker,C.,用迭代法求解接触力学中的法向锥夹杂问题,J.Syst。设计。动态。,1, 458-467 (2007) ·doi:10.1299/jsdd.1.458
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。