Кіріспе
Үздік және дискретті динамикалық мінез-құлықты көрсететін динамикалық жүйе. Гибридтік жүйе – үздіксіз және дискретті динамикалық мінез-құлықты бірдей көрсететін динамикалық жүйе, яғни дифференциалдық теңдеумен сипатталатын ағын мен күй машинасы немесе автоматпен сипатталатын секірулерді бірге жүзеге асыра алатын жүйе. Көбінесе, нейрондық желілер мен тұйық логиканы, немесе электрлік және механикалық жетектерді біріктіретін гибридтік жүйелерден ажырату үшін "гибридтік динамикалық жүйе" термині қолданылады. Гибридтік жүйенің артықшылығы – оның құрылымында жүйелердің кең ауқымын қамти алып, динамикалық құбылыстарды модельдеуде үлкен икемділікке мүмкіндік беруі. Жалпы алғанда, гибридтік жүйенің күйі үздіксіз айнымалылардың мәндерімен және дискретті режиммен анықталады. Күй, ағындық жағдайға сәйкес үздіксіз немесе бақылау графигіне сәйкес дискретті түрде өзгереді. Белгілі бір инварианттар сақталғанда үздіксіз ағынға рұқсат етіледі, ал дискретті ауысулар, берілген секіру шарттары орындалғанда ғана жүзеге асырылуы мүмкін. Дискретті ауысулар оқиғалармен байланысты болуы мүмкін.
A hybrid system is a dynamical system that exhibits both continuous and discrete dynamic behavior – a system that can both flow (described by a differential equation) and jump (described by a state machine or automaton). Often, the term "hybrid dynamical system" is used, to distinguish over hybrid systems such as those that combine neural nets and fuzzy logic, or electrical and mechanical drivelines. A hybrid system has the benefit of encompassing a larger class of systems within its structure, allowing for more flexibility in modeling dynamic phenomena. In general, the state of a hybrid system is defined by the values of the continuous variables and a discrete mode. The state changes either continuously, according to a flow condition, or discretely according to a control graph. Continuous flow is permitted as long as so called invariants hold, while discrete transitions can occur as soon as given jump conditions are satisfied. Discrete transitions may be associated with events.
Мысалдар
Гибридтік жүйелер әсер ететін физикалық жүйелер, логикалық динамикалық басқарушылар және тіпті Интернеттегі қанағатсыздық сияқты бірнеше киберфизикалық жүйелерді модельдеу үшін қолданылған.
Гибридті жүйелерді тексеру
Гибридтік жүйелердің қасиеттерін автоматты түрде дәлелдеуге қатысты тәсілдер бар (мысалы, төменде аталған кейбір құралдар). Гибридтік жүйелердің қауіпсіздігін дәлелдеу үшін қолданылатын негізгі әдістер – қолжетімді жиынтықтарды есептеу, абстракцияны жетілдіру және кедергі сертификаттары. Көптеген тексеру тапсырмалары шешілмейтін болып табылады, сондықтан жалпы тексеру алгоритмдерін жасау мүмкін емес. Оның орнына, құралдар эталондық проблемалар бойынша өнімділігіне қарай талданады. Бұл құбылыстың мүмкін теориялық сипаттамасы – гибридтік жүйелерді барлық берік жағдайларда сәтті тексеруге қабілетті алгоритмдер, яғни гибридтік жүйелерге қатысты көптеген проблемалар шешілмейтін болса да, кем дегенде жартылай шешімді болып табылады.
Басқа модельдеу тәсілдері
Гибридтік жүйелерді модельдеудің екі негізгі тәсілін жіктеуге болады: жасырын және ашық. Ашық тәсіл көбінесе гибридтік автомат, гибридтік бағдарлама немесе гибридтік Петри желісі арқылы көрсетіледі. Жасырын тәсіл көбінесе дифференциалдық-алгебралық теңдеулер (DAE) жүйесін алу үшін қорғалған теңдеулермен көрсетіледі, онда белсенді теңдеулер гибридтік байланыс графигі сияқты арқылы өзгеруі мүмкін. Гибридтік жүйелерді талдау үшін біріздендірілген модельдеу әдісі ретінде DEVS формализміне негізделген әдіс бар, онда дифференциалдық теңдеулердің интеграторлары атомдық DEVS модельдеріне квантталады. Бұл әдістер дискретті уақыт жүйелерінен өзгеше дискретті оқиғалар жүйесі түрінде жүйе мінез-құлқының іздерін жасайды. Бұл тәсіл туралы толық мәліметтерді [Kofman2004] [CF2006] [Nutaro2010] сілтемелерінде және PowerDEVS бағдарламалық құралында табуға болады.