分布式自治制造系统中协调机制的研究与仿真

论文题目: 分布式自治制造系统中协调机制的研究与仿真

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械制造及其自动化

作者: 郜庆路

导师: 杨叔子,罗欣

关键词: 分布式自治制造系统,协调机制,依赖关系,显式协调,协作规划交换,隐式协调,信息素

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 离散制造系统的一个重要特征就是其高度复杂的依赖关系。离散产品结构的复杂性,零部件生产的复杂性,制造系统组成的复杂性是导致离散制造系统中依赖关系高度复杂的原因。对与生俱来的高度复杂的依赖关系进行管理是管理控制离散制造系统运行所必需的一项重要工作。为了更好的满足市场需求并适应制造系统组成的变化,具有更好的柔性、敏捷性、可扩展性、可靠性及容错性的分布式自治制造系统已经成为制造系统未来发展的方向。当制造系统采用分散控制体系结构时,就必须为之配备恰当的协调机制,以管理制造系统中的依赖关系,使各项制造活动能达到协调一致,满足制造系统的各种约束条件并优化制造系统性能。本文对分布式自治制造系统中的协调问题及协调机制进行了深入研究,提出协调策略、协调语言、协调协议是构成协调机制的三要素,详细论述了协调机制对分布式自治制造系统的重要性,对依赖关系进行了分类研究。为了给分布式自治制造系统协调过程的研究提供一个坚实的理论基础,方便协调机制的开发设计及分布式自治制造系统的实施,本文建立了分布式自治制造系统的协调问题模型,显式协调过程和隐式协调过程模型。本文总结了两种显式协调机制,即中介承诺和控制信息交换,实现依赖关系管理方法的过程,对比了它们在优化性能,健壮性,通信量和易实现性等方面的性能。提出利用各制造资源Agent 之间的协作规划交换来实现各制造子活动之间的依赖关系管理,并为制造系统制订了在利用招投标实现资源—任务匹配,判定依赖关系满足,应对扰动攻击和实现支持非线性工艺规划的调度时的工作方案。利用之前提出的协作规划交换应用方案和合同网协议,本文开发了显式协调原型系统CPE。利用此原型系统所做的调度性能实验,扰动应对仿真实验和非线性工艺规划支持实验表明协作规划交换能有效地优化制造系统性能,实现对扰动攻击的平滑应对,并有效地管理因使用非线性工艺规划而在制造系统中引入的复杂依赖关系,充分发挥非线性工艺规划的长处。在另一方面,受到动物行为学研究成果的启发,本文提出应用隐式协调求解制造系统的机床—工件匹配问题,建立了基于信息素的协调框架和机床选择算法。对采用隐式协调的制造系统进行的优化能力分析表明当制造系统中存在最优解时,基

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1．1 课题概述

1．2 文献综述

1．3 本学位论文的主要工作内容与创新之处

2 分布式自治制造系统中的协调问题分析与建模

2．1 分布式自治制造系统的Agent 模型

2．2 协调概述

2．3 分布式自治制造系统的协调需求分析

2．4 制造系统中的依赖关系和协调问题

2．5 分布式自治制造系统的协调模型

2．6 本章小结

3 基于协作规划交换的显式协调机制设计与分析

3．1 显式协调机制对依赖关系的管理

3．2 中介承诺与控制信息交换的比较

3．3 协作规划交换

3．4 协作规划交换对非线性工艺规划的支持

3．5 本章小结

4 基于协作规划交换的显式协调原型系统及运行实验

4．1 原型系统介绍

4．2 调度性能与扰动应对仿真实验

4．3 非线性工艺规划支持实验

4．4 本章小结

5 基于信息素的隐式协调机制设计与分析

5．1 隐式协调机制源起

5．2 制造系统中的隐式协调

5．3 隐式协调优化能力分析

5．4 隐式协调的优缺点分析

5．5 本章小结

6 基于信息素的隐式协调原型系统及运行实验

6．1 原型系统介绍

6．2 双产品双阶段混流车间仿真实验

6．3 卡车喷漆过程仿真实验

6．4 本章小结

7 全文总结与展望

7．1 全文总结

7．2 进一步研究展望

致谢

参考文献

附录 攻读博士学位期间发表的学术论文目录

发布时间: 2006-04-05

参考文献

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