基于分数阶微积分的离散制造检测数据融合技术研究

发布时间：2020-06-15 08:42

【摘要】：离散制造业而今已成为工业生产的主体,因其生产过程中具备制造资源多样性和生产过程复杂多变性,使得离散制造的生产管理成为目前制造领域研究的重点和难点。为了实现对离散制造系统中制造资源的有效管理和生产过程的有效控制,多数企业和研究机构尝试使用物联网技术实现离散制造中制造资源的互联互通,构建离散制造执行系统(MES),通过对制造系统中人员、物资、设备和生产过程的有效控制与管理,实现制造效率高效化、制造成本低廉化和生产周期合理化的管理目标。在多年的研究与应用中,研究人员发现:物联网和计算机技术的日益成熟,为构建基于物联网技术的制造执行系统提供了技术支持,但由于离散制造存在生产环境的多样性和制造信息的不确定性,致使其制造执行系统(MES)采集到的同类数据间存在着数值的差异性和时间的滞后性,严重制约着系统决策的准确性和实时性。所以,如何消除同类设备在生产中因工作环境和设备性能的不同造成生产信息数据在采集与传输过程中存在的差异性,已成为离散制造执行系统(MES)实现生产调度优化设计、生产资源合理配置和生产过程实时控制所面临的核心问题。本文拟通过对离散制造执行系统和物联网技术的深入研究,研究物联网技术下离散制造执行系统的特性并分析其采集的生产数据间的差异性,探讨目前常用的物联网下差异性数据融合算法的应用过程和融合效果,提出基于分数阶微积分的物联网下离散制造系统差异数据融合算法并与其他算法进行比较,验证算法的准确性和可靠性。完成的主要研究工作和成果总结如下:1.离散制造生产特性的研究。通过对离散制造“多品种小批量”生产特点的分析和对周边离散性制造企业的调研,得出离散制造存在以下特点:①产品种类的多样性带来生产工艺的多样性和制造资源多样性;②制造资源类型的多样性带来生产信息和数据种类的多样性;③市场信息的不确定性带来生产信息的不确定性。2.离散制造执行系统检测数据特性的分析。根据离散制造的生产特点,得出离散制造执行系统测得的生产数据具有以下特性:①制造资源的多样性带来的检测信息的多样性;②同类制造资源和检测设备由于性能的差异性致使检测数据存在差异性;③制造资源分布的离散性致使检测点间存在工作环境的差异性和信息传送距离的差异性,从而带来检测点间测量误差的差异性。3.多传感器检测数据融合技术的研究。分析目前国内外对多传感器检测数据融合算法的研究现状和存在的不足,探讨了目前常用的数据融合算法中贝叶斯估计法、D-S证据推理法、模糊逻辑法、神经网络法在物联网下多传感器检测数据融合中的优缺点,研究分析了以上算法在离散制造检测数据处理中的应用效果与不足。4.通过对分数阶微积分理论的研究,探讨了分数阶微积分算法在多传感器检测数据融合处理中应用效果和其在离散制造多传感器检测数据融合处理中的不足,最后提出了应用分数阶偏微分理论融合处理物联网下离散制造多传感器检测数据的理念,建立了基于分数阶偏微分方程的物联网下离散制造多传感器检测数据融合算法模型,并通过试验验证了算法的优越性。5.总结研究成果,展望物联网技术下离散制造执行系统检测数据融合技术的研究方向和工作重点。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH186
【图文】：

逦（２－２８）逡逑从上式可以看出权系数值的计算需要使用历史数据，值的大小与当前的ｋ逡逑值和阶次ｖ有关，从图２．１可以看出，权系数ｗ丨值在ｔｅ邋（１，５）期间呈现快速衰减逡逑特性，而且在ｋ＞５时，权系数约等于０；权系数ｗ丨值的衰减速度与阶次ｖ有关，逡逑阶次ｖ邋ｅ邋（０，１）区间时，权系数＜邋的衰减速度随着ｖ值的增大而增大。逡逑（３）

于对信号建立了一个线性时不变滤波系统，该时不变滤波系统的滤波函数即为逡逑Ｊ邋⑷邋？邋＝｜＜ａ）Ｖ邋咖）。逡逑图４－１为分数阶阶次ｖ取不同值时分数阶微分算子的幅频特性。从图中可以逡逑看出：逡逑（１）分数阶微分算子对信号的强度有辅助作用，在对信号进行融合处理时，如逡逑果同时增加分数阶微分算子数值和信号频率，即可实现信号强度的迅速增加；逡逑〔２）当Ｖ＝０时，分数阶微分算子不具备增强网络信号的作用；逡逑（３）当０〈Ｖ〈１时，分数阶微分算子具有提升和改善信号低频部分的强度／幅度的逡逑功能，且提升的幅度略大于一阶次和二阶次微分算子？，逡逑分数阶微分具备改善信号的高频部分强度／幅度提升的功能，但效果显著小逡逑于一阶次和二阶次微分。逡逑根据图４－１所示的信号强度与分数阶微分算子之间的关系，科学家发现不同逡逑４９逡逑

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本文编号：2714171