柔性装配系统的规划和建模方法研究

论文摘要

柔性装配系统(FAS)是柔性制造系统(FMS)中的重要组成部分和关键环节，对产品的质量和生产效率有重要的影响。装配系统的柔性化可以使制造企业更好地适应市场和用户的快速变化的需求。本文针对产品装配序列规划、装配任务在装配执行系统中的分配、柔性装配系统的体系结构和装配任务执行过程建模与验证等四个方面进行了研究，具体如下： 1、装配顺序规划 装配顺序规划对于柔性装配系统的装配方案的可行性和优化性方面有重要影响。论文提出了一种以模拟退火遗传算法解决装配顺序规划的方法，首先在装配对象之间关系的表达、零件装配顺序的染色体表示、装配中约束的分类方法方面进行了研究，并提出应该将不同类型的约束在模拟退火遗传算法的不同阶段予以考虑，从而针对装配零件顺序规划和优化中的具体要求，对模拟退火遗传算法作了改进，在传统的遗传算法步骤中增加了一个静态约束检测步骤，这样，既减小了无效的搜索空间，又增加了染色体的多样性，从而提高了算法的效率，增加了优化结果的可靠性。 2、柔性装配系统的体系结构 提出了基于FSMAS的柔性装配控制系统。根据功能结构将柔性装配系统分成几个大的组成部分，每个部分用一个Agent联邦进行建模，联邦内部由一个调度Agent和若干个普通Agent组成。对系统中的Agent进行了构造，描述了不同Agent在系统中的角色、任务和内容。系统中的各Agent之间的分工合作是以调度Agent为中心，通过“投标／仲裁”和“指派／执行”两种机制来配合实现的。该系统具有如下的有点：1)系统结构呈层次化；2)系统的任务分解执行；3)系统的运行的智能化；4)系统鲁棒性好，系统中的扰动可以被局部的Agent消化处理，当装配任务发生变化时，系统能够较快地适应完成，因而系统具有较好的柔性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.1.1 发展柔性制造技术是适应21世纪的市场需要
• 1.1.2 柔性装配是实现柔性制造的一个重要的环节
• 1.1.3 现代生产中的装配形式与柔性装配概念和特点
• 1.2 柔性装配技术的应用现状
• 1.2.1 柔性装配技术在国内研究、应用情况
• 1.2.2 柔性装配技术在国外研究、应用情况
• 1.3 柔性装配技术研究的内容与及其研究现状
• 1.3.1 装配工艺规划
• 1.3.1.1 装配序列规划
• 1.3.1.2 装配任务分配规划
• 1.3.2 柔性装配系统的结构体系模型的建立
• 1.3.3 柔性装配系统任务执行过程模型的建立
• 1.4 本文研究的主要内容及主要贡献
• 参考文献
• 第二章 基于遗传退火算法的装配顺序的规划方法
• 2.1 引言
• 2.2 装配顺序规划方法概述
• 2.3 装配顺序规划中需要满足的几种约束及其表达
• 2.3.1 几何约束
• 2.3.1.1 动态几何约束
• 2.3.1.2 静态几何约束
• 2.3.2 零件的物理联结约束
• 2.3.3 可行的装配顺序和优化的装配顺序
• 2.4 遗传模拟退火算法简介
• 2.4.1 遗传算法概述
• 2.4.2 模拟退火算法简介
• 2.4.3 遗传模拟退火算法
• 2.5 以遗传模拟退火算法进行零件装配顺序优化
• 2.5.1 将装配顺序规划进行染色体编码
• 2.5.2 静态约束条件对种群中的染色体进行修正
• 2.5.3 适应度函数的计算
• 2.5.4 基于模拟退火方法的选择与再生
• 2.5.5 交叉与变异操作
• 2.6 仿真验证与讨论
• 2.7 本章小结
• 参考文献
• 第三章 基于FSMAS的FAS的系统结构的研究
• 3.1 引言
• 3.2 加工控制系统结构的研究现状
• 3.3 FAS控制系统的性能要求和研究现状
• 3.3.1 FAS控制系统的性能要求
• 3.3.2 FAS控制系统的研究现状
• 3.4 Agent与FSMAS
• 3.4.1 Agent的概念与结构
• 3.4.2 多Agent系统简介
• 3.4.3 联邦结构多Agent系统
• 3.5 基于FSMAS的FAS控制系统
• 3.5.1 基于FSMAS的FAS控制系统的构成
• 3.5.2 基于联邦结构agent的装配系统的中的Agent结构
• 3.5.3 基于联邦Agent的柔性装配系统中的任务分配
• 3.7 本章小结
• 参考文献
• 第四章 柔性装配系统的任务分配方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 基本Petri网和时延Petri网
• 4.2.1 基本Petri网原理简介
• 4.2.2 时延Petri网原理简介
• 4.2 装配顺序的基本PN模型的建立方法
• 4.3 元装配设备配置表的建立方法
• 4.4 用TTPN对FAS中一种产品装配的建模
• 4.5 装配任务分配的优化
• 4.5.1 编码设计
• 4.5.2 初始种群的产生方法
• 4.5.3 适应度函数
• 4.5.4 遗传操作
• 4.6 优化方法的实验验证
• 4.7 本章小结
• 参考文献
• 第五章 FAS的设备任务执行过程的建模方法研究
• 5.1 引言
• 5.2 FAS的建模的研究状况
• 5.3 一种APN的结构模型
• 5.4 基于APN的FAS的设备任务执行模型的建立方法
• 5.4.1 设备的APN模型的操作方法模型的构建
• 5.4.1.1 柔性装配系统的设备能力
• 5.4.1.2 柔性装配系统的设备操作方法Petri网模型
• 5.4.2 装配任务之间的关系及其在任务执行Petri网中的表达
• 5.4.3 APN的任务执行Petri网性质与分析
• 5.5 建模示例
• 本章小结
• 参考论文
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 论文主要内容及其创新点
• 6.2 值得进一步研究的课题
• 作者在攻读博士学位期间发表的论文及取得的专利
• 致谢