随着CPS产品的广泛应用,其运行时消耗能量的多少受到了社会各界的关注,CPS软件系统的能耗问题成了专家学者关注、研究的内容之一。对CPS软件的能耗研究首先需要在设计阶段对CPS软件进行有效建模,根据构建的CPS软件模型逐步分析CPS的能耗问题。现有的软件建模方法众多,但对CPS层次化建模的研究方法还有诸多不足。在能耗分析算法方面,也多集中在直接对最大能耗、最小能耗以及平均能耗的路径分析上,没有考虑CPS软件的大型复杂性在串行路径分析上的时间花费。因此,为了提高能耗分析的时间性能,本文通过减少能耗节点比较次数与查找时间的方式改进传统的能耗分析算法,采用并行分析能耗路径的方法对软件能耗进行分析。研究的主要内容分为以下三点:(1)构建CPS软件能耗模型。在基本Petri网概念的基础上加入层次和颜色元素,分析分层着色Petri网(即HCPN)的定义,并在HCPN的基础上,定义CPS软件能耗模型。通过分析CPS软件的抽象结构及其各模块的工作流程,构建基于分层着色Petri网的CPS软件能耗模型,并选取汽车远程车位定位系统为实例进行建模。(2)基于Petri网并行化的能耗分析。通过对CPS软件Petri网模型的并行化分析,得出CPS软件的可并行子网,结合CPS软件工作流程与可并行子网,分析出CPS软件的可达路径。根据对可并行子网中节点与非可并行子网中节点的能耗分析,确定CPS软件路径中产生能耗值最大的路径或最小的路径。并运用实例验证该能耗分析算法的有效性,与传统能耗分析算法进行对比分析,验证该算法的高效性。(3)基于可达图并行化的能耗分析。首先将Petri网模型通过可达图构造算法转化为状态可达图,并构造能耗矩阵。将能耗矩阵划分为能耗子矩阵分配给不同的进程进行能耗分析,之后,两两合并能耗子矩阵并再次分配成不同进程。循环上述步骤,直到能耗子矩阵完全合并,分析出该Petri网可达图的能耗。运用实例验证该算法的有效性,并将本章采用的基于可达图并行化能耗分析算法与传统能耗分析算法进行时间性能对比,验证本章能耗分析算法的高效性。