筑路机群多智能主体系统混杂控制与信息融合研究

论文摘要

筑路机群的智能化、动态优化调度和筑路质量在线预测是未来筑路机械行业发展的必然趋势,也是解决目前筑路过程中物料断流、积压、施工设备配置不合理、筑路质量难以在线预测以及劳动强度大等问题的必要手段。本文利用多主体技术建立了分布式机群体系结构,并在多主体平台MAGE上实现,这种结构充分体现了单机的自主性和机群的灵活性。选择合理的动态调度是筑路机群系统中的难题,应用混杂控制理论,结合优化调度算法,分析了施工机群的物料供应以及动态调度问题。信息融合技术是信息在线预测的有力工具,本文利用模糊神经网络等手段对影响筑路质量的各种参数进行融合,实现了筑路质量的实时预测。本文取得了以下成果:（1）首次通过多主体平台MAGE建立了筑路机群的分布式系统体系结构,这种开放式的分布体系可以灵活的增减单机数量。提出了多主体智能化的筑路机群实施方案,包括中央控制主体的体系结构、综合决策支持系统、知识库构建,单机的施工规范、人机交互以及机群无线通讯实施方案。（2）首次将基于时间序列的神经网络信息融合、基于SVM的信息融合、基于随机梯度的信息融合和基于MARS的信息融合的方法应用到筑路质量的预测中,仿真试验证明了该方法的有效性。（3）针对机群在筑路过程中的沥青混合料的供需关系,首先确定系统阈值,通过对拌和机的混杂切换控制,构建筑路机群的层次模型和MLD模型,实现了沥青混合料的供需平衡。（4）在沥青混合料供需平衡的基础上,运用排队调度法和基于信息素的算法等手段,实现自卸车的动态调度。根据不同的施工任务和主导机械的工作能力,从自卸车的利用率和使用数量两个方面进行了分析,减少不必要的机车闲置。（5）应用上述算法,借助Vc++面向对象的可视化编程技术,完成了筑路机群智能化可视化动态仿真软件的开发。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 智能筑路机群研究的必要性
• 1.2 筑路机群发展现状
• 1.2.1 智能化机群
• 1.2.2 机群配置
• 1.2.3 机群供应链研究
• 1.2.4 人机共栖
• 1.2.5 机群动态调度
• 1.2.6 机群通信技术
• 1.3 筑路机群研究的目的和意义
• 1.4 论文的工作和内容安排
• 第二章 筑路机群多主体体系结构
• 2.1 多智能主体系统简介
• 2.1.1 主体的产生及其概念
• 2.1.2 多主体系统
• 2.2 筑路机群多主体网络拓扑结构分析
• 2.2.1 多主体网络拓扑结构
• 2.2.2 管理主体控制策略
• 2.2.3 单机主体构建
• 2.2.4 多主体系统通讯机制
• 第三章 筑路机群动态调度与物料供应链
• 3.1 混杂控制简介
• 3.1.1 混杂控制研究的历史与现状
• 3.1.2 混杂控制的基本概念
• 3.1.3 路面施工过程的混杂特性
• 3.2 混杂控制在物料供应链中的应用
• 3.2.1 基于层次模型的物料供应链
• 3.2.2 基于MLD模型的物料供应链
• 3.3 筑路机群动态调度
• 3.3.1 排队调度法
• 3.3.2 基于信息素的动态调度法
• 3.3.3 算法仿真与分析
• 第四章 筑路机群施工质量的信息融合与预测
• 4.1 筑路机群施工质量的信息融合
• 4.1.1 基于时间序列的信息融合在筑路质量中的预测
• 4.1.2 基于SVM的信息融合在筑路质量中的预测
• 4.1.3 基于随机梯度的信息融合在筑路质量中的预测
• 4.1.4 基于MARS的信息融合在筑路质量中的预测
• 4.2 信息融合预测仿真
• 第五章 筑路机群多主体系统实施方案
• 5.1 机群系统主体实施方案
• 5.1.1 中央主体的组成
• 5.1.2 基于MAS的决策支持系统
• 5.1.3 机群系统的知识库系统设计
• 5.1.4 机群系统的模型库系统设计
• 5.1.5 单机主体的结构和参数
• 5.2 人机交互界面研究
• 5.2.1 基于嵌入式GUI的人机界面设计
• 5.2.2 基于多主体技术的人机界面设计
• 5.3 无线通讯与定位系统研究
• 5.3.1 相关无线通讯与定位系统概念简介
• 5.3.2 基于CAN总线的单机控制结构
• 5.3.3 机群定位与通讯方案设计
• 第六章 筑路机群系统仿真系统设计
• 6.1 仿真算法
• 6.2 筑路机械机群动态仿真软件展示
• 第七章 总结
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢