面向类生物化制造系统的协调机制研究与实现

发布时间：2020-04-09 03:46

【摘要】： 以全球化、动态化和用户驱动为显著特征的市场竞争的加剧,不可避免地对现代制造系统提出了更高的要求,突出表现为现代制造系统的运行环境越来越充满不确定性,比如中途不可预知任务的插入以及设备故障等。所有这些不确定因素要求现代制造系统内各组成要素能够更好地配合协作,动态快速地响应来自制造系统外部和内部的各种扰动,从而更快更好地完成任务,达到制造系统运行的整体优化。本文以类生物化制造系统的协调机制为研究目标对相关问题进行了探讨,全文研究内容如下: 首先,本文分析了制造系统与生物系统的相似性,借鉴生物控制论的基本知识,从自组织性和自适应性等方面研究了类生物化制造系统的基本理论,并给出了类生物化制造系统的总体框架模型。其次,阐述了协调的基本概念并给出作者自己的理解,通过分析复杂制造系统对协调的需求指出协调在现代制造系统中的重要性。根据通信方式将协调分为显式协调和隐式协调两大类,并分析了各自的特点和优缺点,指出隐式协调相对于传统显式协调的优越性。第三,借鉴蚂蚁觅食的思想,提出了基于信息素的隐式协调机制,并将其应用到类生物化制造系统的任务分配问题和应对系统扰动中去。仿真结果表明,该协调机制不仅能综合系统成本及负荷等因素以求整体优化,而且避免了显式协调机制在问题复杂或频繁变化时易陷入死锁进而导致整个系统崩溃的弊端。第四,在Visual C++ 6.0平台上,开发了类生物化制造系统协调机制软件仿真平台。该软件仿真平台实现了设备和生产任务的管理、面向任务分配的基于信息素的静态协调、针对新增任务和设备故障的动态协调以及与ExtendSim仿真软件的接口等功能。经测试,该系统能较好地表现本文主要思想。最后,在类生物化制造系统硬件仿真平台上进行了基于信息素的隐式协调机制实验,对实验结果进行了分析,结果表明该协调机制具有易实现、通信量少、鲁棒性好、协调效果明显等特点。
【图文】：

过程图,动态形成,制造单元,过程

共同目标的设立而形成，，而一切有机制造单元最终也是因共同目标的完成而解散。图有机制造单元的动态形成和解散过程。类生物化制造系统运行的过程就是有机制造形成和解散的过程，这就像生物体的生命过程就是其内部细胞不断诞生和死亡的过造单元的这种自组织形成机制确保了类生物化制造系统是一个充满活力的系统，而板僵硬的系统。

协调模型,制造系统,“他组织”

图 2.3 类生物化制造系统协调模型化制造系统的特点制造系统中的组成单元具有独立决策的能力。在感知环境中信息素的前提下束下，每一个单元有权决定它自己的对策与下一步的行动。并且各单元的开的，没有时间上固定的先后顺序。性对系统加以设计、组织和控制的模式可称为是“他组织”的模式。迄今包乎所有的人造系统都是采用“他组织”的模式。面对制造系统和产品日益织”模式面临着越来越大的挑战，往往不能迅速地适应多变的制造系外部部的各种干扰。以生命现象为代表的自然系统则采取了完全不同的路线—[35]
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH16

【参考文献】