Development of a Real-time Simulation Technique for Cyber-physical System

ABSTRACTHeterogeneous physical systems and computational devices are incorporated on a large-scale in a CPS (cyber- physical system) environment. Simulations can be useful for the reliable behaviors of CPSs. Time synchronization is one of major technical issues for the simulations. In the CPS, distributed systems control themselves by interacting with each other during runtime. When some simulation models have high complexity, wrong control commands as well as incorrect data can be exchanged due to the time error. We propose a time synchronization algorithm for the hybrid model that has characteristics of both continuous time systems and discrete event systems. In addition, we develop a CPS simulator based on our algorithm. For the verification of the algorithm and the execution of the simulator, we develop an example hybrid model and simulate considering user controls as well as interactions among the distributed systems. Key words : Cyber-physical system (CPS), Time synchronization algorithm, CPS hybrid simulator요 약사이버 물리 시스템(cyber-physical system, CPS) 환경에서는 이기종의 물리 시스템과 연산 장치들이 대규모로 구축되기 때문에 사전에 시뮬레이션을 통해 시스템의 동작을 검증하는 것이 필요하다 . CPS 시뮬레이션의 기술적 이슈 중 하나는 시간 동기화 문제이다. CPS 환경에서는 분산 시스템 간의 실시간 제어가 요구되기 때문에 모델의 복잡도가 높을 경우 , 다른 모델과의 시간 오차로 인해 잘못된 데이터 및 제어 명령을 전송할 수 있다 . 따라서 본 논문에서는 연속 시간 시스템 속성과 이산사건 시스템 속성을 모두 가지는 CPS 하이브리드 모델에 대하여 시간 동기화 알고리즘을 제시하고 , 이를 탑재한 CPS 시뮬레이터를 개발한다. 또한, 시스템 간의 상호작용 뿐 아니라 , 하드웨어를 통한 사용자 제어를 고려하여 CPS 시뮬레이션을 수행함으로써 제안된 알고리즘 및 시뮬레이터의 실행을 검증한다 .주요어 : 사이버 물리 시스템, 시간 동기화 알고리즘, CPS 하이브리드 시뮬레이터