从信息模型到信息物理系统 From information model to cyber physical system 王荣昊 2018.4.25
王荣昊 From information model to cyber physical system 2018.4.25
信息物理系统(CPS,Cyber- Physical Systems)是一个综合计 信息模型是面向对象分析的基础。 信息模型 算、网络和物理环境的多维复杂系 它的基本思想是描述三个内容:对 统,实际物理系统与信息计算模型 象、对象属性和对象之间的关系。 的有机融合与深度协作,实现大型 对象之间存在一定的关系,关系 工程系统的实时感知、动态控制和 是以属性的形式表现的。 信息物理系统 信息服务。CPS实现计算、通信与 物理系统的一体化设计,可使系统 更加可靠、高效、实时协同,具有 重要而广泛的应用前景
信息模型 信息物理系统 信息模型是面向对象分析的基础。 它的基本思想是描述三个内容:对 象、对象属性和对象之间的关系。 对象之间存在一定的关系,关系 是以属性的形式表现的。 信息物理系统(CPS,Cyber- Physical Systems)是一个综合计 算、网络和物理环境的多维复杂系 统,实际物理系统与信息计算模型 的有机融合与深度协作,实现大型 工程系统的实时感知、动态控制和 信息服务。CPS实现计算、通信与 物理系统的一体化设计,可使系统 更加可靠、高效、实时协同,具有 重要而广泛的应用前景
Cyber physical system-- 信息物理模型VS赛博物理系统?? Cyberi源于维纳的《控制论》“Cybernetics'”,在 钱学森的《工程控制论》英文版中,将 “Cybernetics''明确为“机械和电机系统的控制和 导航科学”,是测量、信息、控制的多元集合。工 业4.O北京研究会组织的多学科研究人员之所以围 绕CPS的概念与技术来源作深入考察,Cybert的 外延与内涵远非信息二字所能指代。从学科看, CPS系统是一个包含无处不在的环境感知、嵌入 式计算、网络通信和网络控制等科学在内的系统 工程。从功能看,Cyber使物理系统具有计算、通 信、精确控制、远程协作和自治功能
80% 30% 60% 30% Cyber physical system—— 信息物理模型VS赛博物理系统?? Cyber源于维纳的《控制论》“Cybernetics”,在 钱学森的《工程控制论》英文版中,将 “Cybernetics”明确为“机械和电机系统的控制和 导航科学”,是测量、信息、控制的多元集合。工 业4.0北京研究会组织的多学科研究人员之所以围 绕CPS的概念与技术来源作深入考察,Cyber的 外延与内涵远非信息二字所能指代。从学科看, CPS系统是一个包含无处不在的环境感知、嵌入 式计算、网络通信和网络控制等科学在内的系统 工程。从功能看,Cyber使物理系统具有计算、通 信、精确控制、远程协作和自治功能
信息物理系统的技术现状 嵌入式系统的应用 信息的获取与应用 嵌入式系统由于其优异的性能广泛应用于工业及生活中。而在 信息物理系统中,嵌入式系统被要求与物理现象进行交互以及 相对于传统信息系统的任务(包括信息采集、通信与处 对复杂的过程事件进行捕获。 理),CPS强调更全面地获取信息、利用信息并与实际 的物理系统保持高度相关性。现在较为成熟的技术有分 系统的融合与控制 层分布式采集控制模式,按照区域和功能配置终端装置 信息物理系统由信息系统与物理系统构成,由于控制对象与运 等等。同时云计算和仿真在信息获取中也得到了广泛应 行机理的不同存在异构性:离散与连续、分布与集中。解决方 用。 案:包含离散状态与连续动态的混合系统建模,信息预测,最 优化算法
嵌入式系统的应用 嵌入式系统由于其优异的性能广泛应用于工业及生活中。而在 信息物理系统中,嵌入式系统被要求与物理现象进行交互以及 对复杂的过程事件进行捕获。 系统的融合与控制 信息物理系统由信息系统与物理系统构成,由于控制对象与运 行机理的不同存在异构性:离散与连续、分布与集中。解决方 案:包含离散状态与连续动态的混合系统建模,信息预测,最 优化算法。 信息的获取与应用 相对于传统信息系统的任务(包括信息采集、通信与处 理),CPS强调更全面地获取信息、利用信息并与实际 的物理系统保持高度相关性。现在较为成熟的技术有分 层分布式采集控制模式,按照区域和功能配置终端装置 等等。同时云计算和仿真在信息获取中也得到了广泛应 用。 信息物理系统的技术现状
电网中信息物理系统的要求 物理←→信息 离散←→连续 采集←→应用 电网的信息物理系统是时 具备与信息流特点相匹配 物理系统与信息系统,即 间与事件的并发系统,强 的信息采集控制网络,实 一、二次系统相互协调, 调对客观物理事件的最优 现一次设备、控制终端、 降低两系统的不一致性。 描述,从建模、控制、分 多级控制器互通;兼容多 析都要体现连续与离散之 种通信协议、信息模型, 间的联系 满足装置“即插即用”需 求,能准确传递、识别信 息流;按功能和通信资源 优化信息路径和信息内容 充分考虑电网协调控制与 优化分析需要
物理系统与信息系统,即 一、二次系统相互协调, 降低两系统的不一致性。 物理信息 电网的信息物理系统是时 间与事件的并发系统,强 调对客观物理事件的最优 描述,从建模、控制、分 析都要体现连续与离散之 间的联系 离散连续 具备与信息流特点相匹配 的信息采集控制网络,实 现一次设备、控制终端、 多级控制器互通;兼容多 种通信协议、信息模型, 满足装置“即插即用”需 求,能准确传递、识别信 息流;按功能和通信资源 优化信息路径和信息内容, 充分考虑电网协调控制与 优化分析需要。 采集应用 电网中信息物理系统的要求