论文以智能分布监控系统(Intelligent Distributed Supervisory and Control Systems，IDSCS)为研究对象，以多种Petri网和MAS理论为依据，探索IDSCS软件形式化建模方法及相关设计技术。这些方法和技术能够精确地描述系统特征，完成针对系统性能的仿真和验证，有效地提高软件的实现效率。主要研究成果包括：1．针对IDSCS特点，提出了一种基于扩展BDI的具有实时性和审慎性特征的混合Agent模型，给出了一种基于混合Agent的IDSCS建模和设计方法，并且应用于实例当中。2．研究了以G-net和时间着色Petri网相结合的混合Agent和MAS模型描述方法。通过定义适合IDSCS的G-net，提出了一种直接将混合Agent映射为G-net表示的粗粒度模型，并将其转化为时间着色Petri网。这种方案有利于系统以层次化方式不断细化。3．改进了广义部分全局计划协调机制GPGP，深入研究了面向IDSCS需求的GPGP协调机制多协议描述模型，并提出了一种适合混合Agent使用的基于时间Petri网的实时任务调度算法。4．针对IDSCS的分布特性，提出了一种混合Agent三层通信结构模型，扩展了适合混合Agent使用的实时通信原语集；基于实时CORBA支持的发布／订阅通信模式，给出了基于本体的实时通信原语时间着色Petri网表示方法和仿真方案。5．为了适应IDSCS应用领域的高可靠性需求，提出了相应的容错和故障恢复模型形式化定义；针对冗余基本模型研究了随机Petri网模型建立方法，给出了由基本模块组成的混合Agent容错模型；设计了IDSCS通信系统软件多故障恢复机制，并应用随机Petri网对铁路全球移动通信系统(GSM-R)多故障恢复机制进行了仿真和性能评价。