某型飞机发动机控制软件的CPN建模与危险状态识别

摘要

飞机发动机控制软件作为机载系统的核心控制软件，其安全性十分重要。由于飞机发动机控制软件功能繁多且逻辑关系复杂，建立软件模型是对其安全性进行分析的一种有效途径。传统建模方法无法有效地描述软件功能模块间存在的大量并发特征。着色Petri网(CPN)作为一种形式化的建模方法，能够有效描述软件运行状态、软件功能之间复杂的逻辑关系，以及功能模块间的并发操作等，常用于复杂软件的建模中。因此，本文运用CPN对某型飞机发动机控制软件进行建模与安全性分析。
　　依据某型飞机发动机控制软件的特征，分析其与CPN模型的库所、迁移等元素之间的对应关系，构建飞机发动机控制软件的CPN模型。在此基础上，研究软件危险状态及其在CPN模型上的表示，寻找可能触发潜在危险状态的标识及其参数组合，从而验证某型飞机发动机控制软件是否确实存在危险状态。本文将寻找可能的标识及其参数组合看成是一个搜索问题，设计相应的遗传算法，对某型飞机发动机控制软件CPN模型进行危险状态的识别，并对遗传算法进行改进，提高了遗传算法的搜索效率。
　　最后将本文的方法运用于某型飞机发动机控制软件的CPN建模及危险状态识别中，对方法的有效性及算法的执行效率进行了分析验证。结果表明，本文提出的方法能够有效地识别出软件中潜在的危险状态，提升了某型飞机发动机控制软件的安全性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外相关研究介绍

1．2．1 Petri网的研究现状

1．2．2 控制软件建模方法研究现状

1．2．3 软件安全性分析研究现状

1．3 本文主要研究内容

1．4 文章的组织结构

第二章 相关技术背景

2．1 Petri网模型

2．1．1 经典Petri网模型

2．1．2 Petri网模型的基本性质

2．1．3 着色Petri网(CPN)模型

2．1．4 CPN Tools工具简介

2．2 遗传算法(Genetic Algorithm)

2．3 本章小结

第三章 飞机发动机控制软件的CPN建模研究

3．1 某型飞机发动机控制软件系统简介

3．2 某型飞机发动机控制软件的特征分析

3．2．1 飞机发动机控制软件功能与功能间逻辑关系分析

3．2．2 飞机发动机控制软件的危险状态分析

3．3 模型选型分析

3．4 某型飞机发动机控制软件的CPN模型构建

3．4．1 飞机发动机控制软件的CPN模型的定义

3．4．2 某型飞机发动机控制软件CPN模型的构建

3．5 模型验证

3．6 本章小结

第四章 基于遗传算法的飞机发动控制软件CPN危险状态识别方法

4．1 危险状态定义及其在CPN中的表示

4．2 某型飞机发动机控制软件CPN危险状态识别方法框架

4．3 某型飞机发动机控制软件CPN模型危险状态识别算法设计

4．3．1 基于遗传算法的CPN危险状态识别算法框架

4．3．2 个体编码策略

4．3．3 种群构建

4．3．4 适应度函数设计

4．3．5 种群与子种群的进化操作设计

4．3．6 种群进化终止条件

4．4 基于遗传算法的某型飞机发动机控制软件CPN危险状态识别算法

4．5 本章小结

第五章 实验设计与分析

5．1 实验的对象与实验环境

5．2 实验目的及实验设计

5．3 危险状态识别验证

5．4 危险状态识别效率分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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