12、智能水分配系统的安全、弹性与性能优化

智能水分配系统的安全、弹性与性能优化

1. 泵故障与修复的随机建模

为了系统地对随机泵故障和修复时间进行建模，对 Simulink 模型进行了扩展，加入了泵的故障和修复模型。该模型的核心是一个 Simulink If 块，它控制着两个子系统的执行：
- 泵运行子系统 ：当泵未损坏（p1 == 1）且被代理开启（a1 == 1）时执行。此子系统模拟正在运行的泵的行为，会受到随机故障的影响。使用随机数块从高斯分布的随机信号中采样故障延迟，经过 Abs 块建模为折叠正态分布后存储在可变传输延迟块中。初始时，可变传输延迟块的状态和输出为 1（泵正常工作），当故障延迟时间过去后，输出变为 0，泵状态切换为损坏。
- 泵损坏子系统 ：当泵损坏（p1 == 0）时执行。该子系统与泵运行子系统类似，输出 p1 == 0 直到修复时间到达，然后 p1 设为 1，泵损坏子系统禁用，泵运行子系统启用。随机延迟从具有可配置最小值、最大值和随机种子的均匀分布中采样。

graph TD;
    A[泵状态判断] -->|p1 == 1且a1 == 1| B[泵运行子系统];
    A -->|p1 == 0| C[泵损坏子系统];
    B --> D[输出泵状态];
    C --> D;

2. 安全与弹性合同的形式验证

为确保水分配系统的安全性和弹性的定性部分，将 Simulink 模型转换为 dL，并使用混合合同捕获故障和修复模型的最坏情况行为以及 RL 代理的安全行为，