論文の概要: Stress Testing Control Loops in Cyber-Physical Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.13913v4
- Date: Mon, 18 Sep 2023 10:03:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-24 13:06:33.659935
- Title: Stress Testing Control Loops in Cyber-Physical Systems
- Title（参考訳）: サイバー物理システムにおけるストレステスト制御ループ
- Authors: Claudio Mandrioli, Seung Yeob Shin, Martina Maggio, Domenico
Bianculli, Lionel Briand
- Abstract要約: 制御とソフトウェア技術者が協調してソフトウェアを開発する制御ベースCPSの試験について検討する。
制御ベースのCPSのストレステストは、そのような設計仮定を偽装するテストを生成するものとして定義する。
我々は,ドローン,連続電流モータ,航空機を含む3つのケーススタディシステムに対するアプローチを評価した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.195923771201972
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Cyber-Physical Systems (CPSs) are often safety-critical and deployed in
uncertain environments. Identifying scenarios where CPSs do not comply with
requirements is fundamental but difficult due to the multidisciplinary nature
of CPSs. We investigate the testing of control-based CPSs, where control and
software engineers develop the software collaboratively. Control engineers make
design assumptions during system development to leverage control theory and
obtain guarantees on CPS behaviour. In the implemented system, however, such
assumptions are not always satisfied, and their falsification can lead to loss
of guarantees. We define stress testing of control-based CPSs as generating
tests to falsify such design assumptions. We highlight different types of
assumptions, focusing on the use of linearised physics models. To generate
stress tests falsifying such assumptions, we leverage control theory to
qualitatively characterise the input space of a control-based CPS. We propose a
novel test parametrisation for control-based CPSs and use it with the input
space characterisation to develop a stress testing approach. We evaluate our
approach on three case study systems, including a drone, a continuous-current
motor (in five configurations), and an aircraft.Our results show the
effectiveness of the proposed testing approach in falsifying the design
assumptions and highlighting the causes of assumption violations.
- Abstract（参考訳）: サイバー物理システム(CPS)は、しばしば安全に重要であり、不確実な環境で展開される。
cpsが要求に合致しないシナリオを特定することは基本だが、cpsの多分野的な性質のため難しい。
制御とソフトウェア技術者が協調してソフトウェアを開発する制御ベースCPSの試験について検討する。
制御エンジニアは、システム開発中に設計仮定を行い、制御理論を活用し、cps行動の保証を得る。
しかし、実装システムでは、そのような仮定は必ずしも満たされておらず、そのファルシフィケーションは保証の喪失につながる可能性がある。
制御ベースのCPSのストレステストは、そのような設計仮定を偽装するテストを生成するものとして定義する。
線形化物理モデルの利用に着目し,様々な仮定を強調する。
このような仮定をfalsificationするストレステストを生成するために、制御理論を利用して制御ベースCPSの入力空間を定性的に特徴づける。
制御系CPSのための新しいテストパラメトリションを提案し、入力空間の特徴付けを併用してストレステスト手法を開発する。
本研究では, ドローン, 連続電流モータ(5つの構成), 航空機の3つのケーススタディシステムに対するアプローチを評価し, 提案手法の有効性を実証し, 想定違反の原因を明らかにする。
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