基于多Agent的车间制造系统控制结构及控制技术研究

发布时间：2020-08-17 12:32

【摘要】： 全球化和信息化正在使制造环境发生质的变化，传统的管理系统、控制方式、组织结构和决策准则也随之发生着深刻的变革。车间制造系统作为制造系统的重要组成部分，影响着整个制造系统的敏捷性和智能性，其控制结构在很大程度上决定着企业的生产效率和市场竞争能力。网络技术和分布式人工智能技术为车间控制方式的研究提供了基本的技术支持。本文研究基于多Agent(MAS)的网络化车间制造系统的控制体系结构和调度方法。论文介绍了Agent的发展背景，并归纳了以单Agent理论研究为基础的MAS系统的特点。阐述了Agent最本质的特征，即感知性、自主性和协作性。分析了Agent间通信与协作的方式。给出了将MAS应用于制造系统时遵循的建模原则。论文分析了制造系统控制结构发展演变的过程，针对分布式控制方式及传统分层递阶控制方式的不足，提出了面向订单的、基于多Agent和动态逻辑单元的车间控制模型，该模型根据车间生产组织的特点将Agent划分为三层，即车间层、动态单元层和设备层。其中，设备层由资源Agent组成；资源Agent又按其加工特性分类，每一类都由专门的Agent负责调度。动态单元层以动态逻辑单元为核心，其任务是根据零件工艺过程组织制造资源。车间层则负责订单的接收、分解和管理。在现存的车间中，制造资源既可以按照成组单元的方式组织，也可以按照机群的方式布置。按照本文的原理和方法，任何一个资源都可以参与到需要的动态逻辑单元中，不受所属的物理单元的限制，从而把基于成组制造单元和基于机群这两种完全不同的车间组织形式，通过网络化和Agent技术从逻辑上统一起来，充分发挥两者的优点，提高车间动态重构和资源共享的能力。同时建立了车间多Agent的软件体系结构，提出了针对本文车间控制结构的多Agent动态调度策略。论文应用合同网协议实现Agent间的协商谈判，并提出了基于多Agent的动态调度谈判指标。其构成因子将加工时间、加工成本、设备利用率及加工路径问题考虑在内，作为资源Agent计算标值的重要参数，并通过对相关权系数的调节来优化车间调度目标。针对协商谈判过程中多任务同时招标优化问题，采用单亲遗传方法避免了遗传过程中的非法染色体，实现了结果的优化。仰蛀 2002年 12月构建基于XML的车问制造标记语言，作为车间多Agent系统通信的内容描述语吉，并在KQML原语的基础上扩充了新的车间执行原语。在对国家“九五”科技攻关项目延伸和扩展的基础上，设计了车间控制方式的实验原型，应用UML构造了Agent的基本编程框架，给出了相应的调度实例。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH164
【图文】：

框架结构,实现方法,软件体系结构,开发过程

}分布式对象从础层操作系统、华本网络协议等计算机软硬科图2一17多Agent车间软件体系结构2.4.2实现方法多八gent们司软件体系结构开发过程如图2一18所示「’91。首先，对制造系统中有关的信息、资源或过程进行分析和建模。其次，创建新的对象，或者把一些原有系统封装成对象。第三，创建新的Agent，或者把对象进行Agent化处理。最后，实现乍间控制的各功能，对过程进行序列化处理，使系统实现从无序到有序的运行_开发过程经历了对象封装、Agent化处理阶段。面向对象的方法提供了系统分析、设计和实现的完整体系框架结构，有利于对车间中客观物理世界的结构化表

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2车间控制ONA结构基于多Agent的车间控制系统在windowsDNA上的应用分为三层，分别对应DNA的表示层、应用逻辑层(组件层)和数据服务层，如图5一5。l)数据服务层数据服务层存储系统静态和动态的相关数据，为系统的各种应用提供基本的数

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【引证文献】