论文题目: 一类混合动态系统建模与优化调度问题的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 周卫东
导师: 贾磊
关键词: 混合动态系统,离散事件,小波神经网络,标架,混合网,车间调度,遗传算法
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着信息技术的不断完善和广泛应用,在通信、制造、交通管理、军事指挥等领域内相继出现了一批反映高新技术的复杂人造系统,推动了离散事件动态系统(DEDS)理论的形成和发展,这一理论反映了各种人造系统运行的内部规律。随着研究的深入,人们开始认识到一种由离散事件与连续系统交互作用的一类混合动态系统(Hybrid Dynamic System,HDS)问题的重要性和挑战性。在混合系统中既包含了连续变量动态系统(CVDS),又包含了离散事件动态系统(DEDS),而且两者处在一种相互交互和作用的复杂机制中。由于这些因素,混合动态系统的建模分析面临较大的困难。同时,由于许多实际系统具有混合系统的性质,因此对他们的研究具有重要意义。本文从连续层面、离散层面对HDS的建模和仿真的相关问题进行了研究,主要工作和创新点如下: 1.提出和研究了一种扩展Petri网结合遗传算法的优化方法,并对车间作业(Job-shop)调度问题进行了求解。在时间Petri网和着色Petri的基础上,提出了一种新的扩展Petri网(EPN)模型,利用该扩展Petri网,建立了车间调度EPN模型。通过定义一个条件矩阵Q,实现了该扩展Petri网与遗传算法有机结合。使用本优化方法,对一个车间调度问题进行了优化。通过仿真实验,验证了所提方法和模型的正确性和有效性。 2.研究了小波神经网络性能和建模需要面对的问题,实现了选择网络隐层小波节点的三种方法,并做了相关理论分析。以RBF网络结构模型为基础,借助单尺度小波标架理论,构造了多维单尺度径向基小波网络,并从分析样本稀疏性入手,以最大限度减少冗余性为出发点选取小波标架。使得小波网络规模和计算复杂度直接与样本数目有关,有效地克服了维数灾问题。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 混合系统的提出
1.2 混合系统的定义和特点
1.3 混合系统的建模
1.3.1 等价离散事件系统模型
1.3.2 自动机与变迁系统模型
1.3.3 Petri网模型
1.3.4 动态系统模型
1.3.5 代数结构模型
1.3.6 程序语言模型
1.4 本文研究内容
第二章 小波神经网络
2.1 引言
2.2 多维小波变换
2.3 小波变换离散化
2.4 标架理论
2.4.1 单尺度小波标架
2.4.2 多尺度小波标架
2.5 小波神经网络
2.5.1 小波神经网络的表达
2.5.2 小波神经网络的逼近能力
2.5.3 小波神经网络的特点
2.6 小结
第三章 基于小波神经网络的建模
3.1 引言
3.2 小波神经网络的结构
3.3 小波神经网络的构造
3.4 最优小波的选择
3.4.1 基于OLS小波选择法
3.4.2 逐次剔除小波选择法
3.4.3 逐次选入小波选择法
3.5 小波节点个数的确定
3.6 基于小波神经网络的函数逼近
3.6.1 对一维函数的逼近仿真
3.6.2 对二维函数的逼近仿真
3.7 基于小波神经网络的非线性系统建模
3.8 小结
第四章 Petri网理论基础
4.1 Petri网概述
4.2 Petri网特点
4.3 Petri网的基本内容
4.4 Petri网的性质
4.4.1 Petri网的有界性与安全性
4.4.2 Petri网的活性与死锁
4.4.3 Petri网的可逆性
4.4.4 Petri网的守衡性
4.4.5 Petri网的可达性
4.5 Petri网的分析
4.5.1 Petri网的可达图分析
4.5.2 Petri网的不变量及基于不变量的分析
4.6 Petri网的扩展
4.7 小结
第五章 混合Petri网及混合动态系统建模和仿真
5.1 引言
5.2 混合Petri网
5.2.1 混合Petri网的形式化定义
5.2.2 混合Petri网的运行规则
5.2.3 混合Petri网的扩展
5.3 混合系统的HPN模型
5.3.1 混合Petri网描述连续微分方程
5.3.2 混合Petri网描述混合系统
5.3.3 混合Petri网与小波网络结合举例
5.4 小结
第六章 基于扩展Petri网模型的分析和优化
6.1 引言
6.2 扩展Petri网(EPN)
6.2.1 扩展Petri网(EPN)的定义
6.2.2 Job-Shop问题EPN建模
6.3 遗传算法与EPN结合
6.4 Job-shop问题求解
6.4.1 单个体遗传算法
6.4.2 Job-shop问题染色体编码
6.5 仿真结果
6.6 小结
第七章 结束语
参考文献
攻读博士期间发表论文情况
攻读博士期间参加的科研项目
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
发布时间: 2005-10-17
参考文献
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