信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems,CPS)的興起打破了傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)生產(chǎn)固定化的瓶頸,并促進(jìn)了工業(yè)CPS的發(fā)展。由傳感器、執(zhí)行器、處理器和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)搭建的嵌入式系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜、大型的工業(yè)生產(chǎn)線提供廣泛靈活的支持。與此同時(shí),工業(yè)CPS高度集成的特性和規(guī)模龐大的生產(chǎn)線使得可靠性、成本等問題日益突出。降低成本、保障可靠性是工業(yè)CPS應(yīng)用設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)的重要指標(biāo)之一。本文針對(duì)工業(yè)CPS應(yīng)用的成本優(yōu)化與設(shè)計(jì)展開研究,實(shí)現(xiàn)從面向工業(yè)CPS應(yīng)用的資源成本和硬件成本優(yōu)化,到面向汽車信息物理系統(tǒng)(Automotive CyberPhysical Systems,ACPS)應(yīng)用的開發(fā)成本優(yōu)化,最后到面向信息物理云系統(tǒng)(Cyber-Physical Cloud Systems,CPCS)應(yīng)用的冗余優(yōu)化和面向預(yù)算約束CPCS應(yīng)用的成本設(shè)計(jì)。本文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)概括如下:1、研究面向可靠的工業(yè)CPS應(yīng)用的資源成本優(yōu)化問題。本文提出了一種高效且時(shí)間復(fù)雜度低的資源消耗成本優(yōu)化算法MRCRG。MRCRG通過預(yù)分配技術(shù)將并行應(yīng)用的可靠性目標(biāo)轉(zhuǎn)移到每個(gè)任務(wù)的可靠性需求簡(jiǎn)化問題的復(fù)雜性。然后通...

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究動(dòng)機(jī)
    1.3 本文主要工作
    1.4 本文組織結(jié)構(gòu)
第2章 相關(guān)研究
    2.1 可靠性相關(guān)問題研究
        2.1.1 基于任務(wù)調(diào)度的時(shí)間與可靠性優(yōu)化調(diào)度
        2.1.2 基于復(fù)制的存在冗余任務(wù)的容錯(cuò)調(diào)度優(yōu)化
    2.2 成本相關(guān)問題研究
        2.2.1 資源成本優(yōu)化
        2.2.2 硬件成本優(yōu)化
        2.2.3 開發(fā)成本優(yōu)化
        2.2.4 成本設(shè)計(jì)
    2.3 本章小結(jié)
第3章 面向可靠的工業(yè)CPS應(yīng)用的資源成本優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 系統(tǒng)模型
        3.2.1 應(yīng)用模型
        3.2.2 可靠性模型
        3.2.3 資源消耗成本模型
        3.2.4 可靠性需求
    3.3 可靠工業(yè)CPS應(yīng)用的資源成本優(yōu)化算法
        3.3.1 問題陳述
        3.3.2 任務(wù)優(yōu)先級(jí)
        3.3.3 已有的成本優(yōu)化算法
        3.3.4 滿足可靠性需求
        3.3.5 資源消耗成本優(yōu)化算法MRCRG
        3.3.6 MRCRG算法示例
    3.4實(shí)驗(yàn)
        3.4.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)
        3.4.2 真實(shí)的工業(yè)CPS應(yīng)用
        3.4.3 隨機(jī)產(chǎn)生的工業(yè)CPS應(yīng)用
        3.4.4 真實(shí)的汽車應(yīng)用
    3.5 本章小結(jié)
第4章 面向可靠的工業(yè)CPS應(yīng)用的硬件成本優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)模型
        4.2.1 硬件成本模型
        4.2.2 可靠性模型
    4.3 可靠的工業(yè)CPS應(yīng)用的硬件成本優(yōu)化算法
        4.3.1 問題描述
        4.3.2 實(shí)時(shí)下界需求評(píng)估
        4.3.3 IHCO算法
        4.3.4 EHCO算法
        4.3.5 使用IHCO和EHCO的示例結(jié)果
        4.3.6 EEHCO算法
        4.3.7 RE算法
        4.3.8 任務(wù)的實(shí)時(shí)需求
        4.3.9 任務(wù)的可靠性需求
        4.3.10 使用EEHCO的例子結(jié)果
        4.3.11 SEEHCO算法
    4.4實(shí)驗(yàn)
        4.4.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)
        4.4.2 實(shí)際的工業(yè)CPS應(yīng)用
        4.4.3 隨機(jī)產(chǎn)生的工業(yè)CPS應(yīng)用
        4.4.4 真實(shí)的汽車應(yīng)用
    4.5 本章小結(jié)
第5章 面向可靠的ACPS應(yīng)用的開發(fā)成本優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 汽車功能安全
        5.2.1 功能安全屬性
        5.2.2 ASIL分解
        5.2.3 暴露率和可靠性需求
    5.3 系統(tǒng)模型
        5.3.1 應(yīng)用模型
        5.3.2 示例
    5.4 可靠的ACPS應(yīng)用開發(fā)成本優(yōu)化算法
        5.4.1 問題陳述
        5.4.2 可靠性與任務(wù)復(fù)制
        5.4.3 可靠性計(jì)算
        5.4.4 RCS算法
        5.4.5 滿足可靠性需求限制下優(yōu)化開發(fā)成本
        5.4.6 任務(wù)優(yōu)先級(jí)
        5.4.7 滿足可靠性需求
        5.4.8 MDCRG算法
        5.4.9 MDCRG算法的例子
    5.5實(shí)驗(yàn)
        5.5.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)
        5.5.2 真實(shí)的汽車應(yīng)用
        5.5.3 具有真實(shí)參數(shù)值的模擬應(yīng)用
    5.6 本章小結(jié)
第6章 面向可靠的CPCS應(yīng)用的冗余優(yōu)化
    6.1 引言
    6.2 系統(tǒng)模型
        6.2.1 可靠性模型
    6.3 可靠的CPCS應(yīng)用的冗余優(yōu)化算法
        6.3.1 問題描述
        6.3.2 任務(wù)優(yōu)先級(jí)
        6.3.3 MaxRe算法
        6.3.4 RR算法
    6.4 充足復(fù)制冗余優(yōu)化算法ERRM
        6.4.1 冗余下界
        6.4.2 LBR算法
        6.4.3 LBR算法實(shí)例
        6.4.4 充足復(fù)制方法
        6.4.5 ERRM算法
        6.4.6 ERRM算法的時(shí)間復(fù)雜度
        6.4.7 ERRM算法的實(shí)例
    6.5 啟發(fā)式復(fù)制冗余優(yōu)化算法HRRM
        6.5.1 可靠性需求上界
        6.5.2 HRRM算法
        6.5.3 HRRM的時(shí)間復(fù)雜度
        6.5.4 HRRM算法實(shí)例
    6.6實(shí)驗(yàn)
        6.6.1 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)
        6.6.2 快速傅里葉變換應(yīng)用
        6.6.3 高斯消除應(yīng)用
        6.6.4 隨機(jī)產(chǎn)生的CPCS應(yīng)用
        6.6.5 實(shí)驗(yàn)總結(jié)
    6.7 本章小結(jié)
第7章 面向預(yù)算約束CPCS應(yīng)用的成本設(shè)計(jì)
    7.1 引言
    7.2 系統(tǒng)模型
        7.2.1 能量模型
        7.2.2 成本模型
    7.3 成本預(yù)算的CPCS應(yīng)用的能耗優(yōu)化算法
        7.3.1 問題描述
        7.3.2 成本預(yù)算范圍
        7.3.3 已存在的成本預(yù)算調(diào)度
        7.3.4 可用預(yù)算預(yù)分配公式
        7.3.5 降低能耗
        7.3.6 MECABP 算法
        7.3.7 算法示例
        7.3.8 算法總結(jié)
    7.4實(shí)驗(yàn)
        7.4.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)
        7.4.2 高斯消除應(yīng)用
        7.4.3 線性代數(shù)應(yīng)用
        7.4.4 快速傅里葉變換應(yīng)用
    7.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號(hào)：3810059