信息物理系统（Cyber-Physical System, CPS）是计算过程与物理过程的深度融合，具有网络开放性、时空一致性的特点。随着CPS在各领域的广泛应用，系统复杂性逐渐增加，对系统建模提出了挑战。嵌入式模型PTIDES（ProgrammingTemporally-Integrated Distributed Embedded Systems）为实时、并行、分布式嵌入式系统建模提供框架，该模型继承了离散事件时间语义，能很好的保证系统执行的实时性与并行性。因此，开展基于PTIDES的CPS系统建模与应用研究，具有非常重要的意义。本文首先概述了信息物理融合系统与嵌入式系统建模研究现状及面临的挑战，并详细总结了CPS系统体系结构及特点。针对CPS系统的异构性，分析目前各种仿真建模平台特点，给出混合系统建模仿真平台PtolemyⅡ的优势，并对平台中各种计算模型进行重点分析。为满足CPS系统执行并行性和时间约束要求，对PTIDES调度策略进行改进，提出了一种结合PTIDES语义的改进的最小空闲时间优先调度策略iLSF-PTIDES，并进行了比较分析。最后，在分析现有煤矿安全监控系统的基础上，对基于CPS的瓦斯电、风电闭锁系统进行建模。采用PtolemyⅡ分层建模思想完成瓦斯报警、风机控制系统模块的构建，通过组件封装实现各系统功能逻辑，并利用不同计算模型的控制来完成系统的实时控制。通过仿真实验证明其可行性，系统通过对瓦斯动态过程监管，实现对通风系统以及机电设备的控制。并将iLSF-PTIDES调度策略应用到模型中，通过对比改进前后控制器执行时间验证其有效性，结果表明该算法能提高系统实时性。