题目：复杂系统建模仿真语言关键技术研究

复杂系统广泛存在于工程领域、国防安全、科学研究等重要领域。以复杂系统建模技术为核心的复杂系统建模仿真语言已经成为复杂系统研究的重要手段和研究热点。复杂系统建模仿真语言是一种面向复杂系统建模仿真问题的高效能仿真软件系统，由于其能使系统研究人员专注于复杂系统仿真问题本身，从而大大减少了建模仿真和高效能计算技术相关的软件编制和调试工作。复杂系统通常涉及大量多学科、多尺度异构模型的共享和重用，因此复杂系统建模仿真语言首先需要能够实现各种异构模型的统一顶层建模描述；与此同时，复杂系统模型往往由连续模型、离散模型、定性模型及定量定性混合模型构成。已有的建模技术较好地解决了连续系统、离散系统和连续离散混合系统的建模问题，但是针对定量定性混合系统的建模以及联合求解尚缺乏很好的技术支持；另外，复杂系统常由于其复杂的内部组成和交互关系而呈现出涌现的特性，已有的涌现机制建模方法在支持复杂系统的层次化异构等特点上尚存在缺陷。综上所述，迫切需要能够准确、直观、全面的建模描述复杂系统的多学科、多尺度异构、定性定量混合、涌现等复杂特点的方法与工具，以支持复杂系统问题的仿真分析与研究。基于此，本文在已有的仿真语言基础上，研究并提出了一种面向复杂系统的建模与仿真语言。本文的主要研究内容包括： 1．分析了复杂系统建模与仿真语言的应用需求，基于已有的建模和仿真框架，结合模型驱动体系结构，研究并提出了复杂系统建模仿真语言的体系结构，并基于IDEF0三视图模型，对复杂系统建模仿真语言的系统视图、活动视图以及技术视图进行了讨论，总结归纳了复杂系统建模仿真语言涉及的关键技术。2．重点针对复杂系统多学科、多尺度异构的特点，基于元建模机制，研究提出了面向复杂系统建模仿真的顶层元建模框架M2F，将复杂系统中涉及的各类异构模型进行抽象层次上的分离，并以此弱化异构模型间的差异性，实现了复杂系统的统一顶层建模框架；深入探讨了系统高层模型的自封闭性，并总结了M2F框架的异构抽象特点与系统高层模型的层次化特征。3．研究提出了基于FuzzyCDG的复杂定性系统建模方法，研究了FuzzyCDG的确定度传递等问题，实现了对不确定、模糊、随机的定性知识的图形化建模；研究了基于隶属云模型的定性定量转换方法，分析了方法在反复迭代时的区间收敛特性，并给出了隶属云模型的训练算法及其误差收敛速度；4．分析了复杂系统涌现机制的重要意义和研究需求，并基于受限生成过程CGP，结合顶层建模框架，研究提出了基于M2F的受限生成过程表达，在元元模型的层次对CGP和M2F框架进行了统一，并进一步提出面向复杂系统涌现机制仿真的受限组件模型（CGP-EM原子组件模型和CGP-CM复合组件模型），分析了受限组件模型的涌现机制建模特点；5．研究提出了复杂系统建模仿真语言文本规范，采用了组件式的可扩展语言结构，并对语言的模型块部分展开深入研究，提出了复杂系统建模仿真语言模型块部分的顶层模型描述语句、接口描述语句（定性定量转换接口）、领域描述语句（定性、CGP机制），并基于EBNF范式对语言文本规范进行了形式化描述和定义。6．围绕前面的研究成果，结合行业实际装备论证与研制需求，以某智能飞行器多学科虚拟样机协同仿真应用为背景，开展复杂系统建模仿真语言的应用验证，验证了本文提出的顶层建模框架和定性定量综合集成技术；同时，基于CGP-EM原子组件模型和CGP-CM复合组件模型，进行了某复杂民用系统（人员疏散仿真）的应用验证，验证了本文提出的涌现机制建模方法的有效性。