基于OOCPN的柔性钢料车间仿真调度研究
发布时间：2023-02-20 20:03
造船生产中的钢料加工车间的主要任务是对各种钢板和型材进行切割加工，形成船体的各种构件，是造船生产的第一阶段也是基础阶段。钢料车间由各种数控切割机、钢板、吊车以及导轨小车等组成，是一个典型的柔性制造系统(Flexible Manufacturing System)。FMS是一类极其复杂的离散事件动态系统(Discrete Event Dynamic System)。针对FMS的研究涉及很多方向，其中FMS调度问题是最基本的研究方向之一。FMS生产的高柔性和高效率在很大程度上取决于FMS调度的水平。FMS调度的实质就是作业任务与资源的优化匹配，属于NP-hard问题。本文围绕FMS优化调度问题，对钢料车间调度系统建模、调度和仿真进行了较为深入的研究。 首先，论述了FMS及其车间调度的重要性，指出了FMS调度在造船业的应用情况以及存在的问题，确定了本文所研究的问题和采用的建模仿真方法。接着，分析了FMS的建模方法，重点介绍了Petri网的基本理论和面向对象技术，给出了OOCPN定义和特点，为下一步建立钢料车间的模型打下基础。 其次，首先采用面向对象的有色Petri网(Object-Orien...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
课题的工程背景
问题的提出
课题研究的作用和意义
本文的章节安排
1 绪论
1.1 柔性制造系统概述
1.1.1 基本概念
1.1.2 FMS的组成
1.1.3 FMT与自动化造船
1.2 FMS的车间调度
1.2.1 柔性调度问题描述
1.2.2 柔性调度研究方法
1.3 FMS的复杂性及其仿真的必要性
2 建模和仿真方法
2.1 系统建模方法选择
2.1.1 FMS的模型特点和建模方法
2.1.2 Petri网在FMS建模和仿真中的应用综述
2.2 Petri网的基本理论
2.2.1 Petri网的基本概念
2.2.2 Petri网的组成要素
2.2.3 Petri网的基本性质
2.2.4 Petri网的分类
2.3 OOCPN综述
2.3.1 面向对象的概念
2.3.2 机械制造系统的面向对象建模
2.3.3 OOCPN的定义
2.3.4 对象子网的特点
2.4 本章小结
3 基于OOCPN的钢料加工车间建模
3.1 基于OOCPN建模的思想
3.2 钢料车间建模的步骤
3.2.1 钢料车间柔性系统分析
3.2.2 各对象子网建模
3.2.3 各对象子网之间的关系
3.2.4 对象子网的集成
3.3 系统Petri网模型的运行过程
3.4 变迁发射控制规则及调度决策
3.4.1 变迁发射控制问题
3.4.2 钢料车间调度系统变迁发射的控制策略
3.4.3 变迁发射控制一般性总结
3.5 本章小结
4 钢料车间调度算法及其规则
4.1 FMS调度控制概述
4.2 加工设备负荷分配算法
4.2.1 负荷分配和极大消去法
4.2.2 问题的描述和改进极大消去法
4.2.3 算法应用
4.3 待加工工件组内最优排序
4.3.1 工件排序算法
4.3.2 算法应用
4.4 动态调度规则
4.4.1 动态事件的类型
4.4.2 调度规则库的构造
4.4.3 调度规则的实现
4.5 本章小结
5 钢料车间柔性调度仿真
5.1 仿真方法概述
5.1.1 系统仿真的基本概念及分类
5.1.2 仿真流程
5.1.3 仿真运行假设
5.1.4 仿真时钟的推进
5.1.5 仿真策略
5.2 仿真软件的实现
5.2.1 软件设计总体思想
5.2.2 模型到软件的转化方法
5.2.3 用面向对象方法实现Petri网模型
5.2.4 程序结构
5.3 仿真运行与结果分析
5.3.1 仿真试验一
5.3.2 仿真实验二
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3747226
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
课题的工程背景
问题的提出
课题研究的作用和意义
本文的章节安排
1 绪论
1.1 柔性制造系统概述
1.1.1 基本概念
1.1.2 FMS的组成
1.1.3 FMT与自动化造船
1.2 FMS的车间调度
1.2.1 柔性调度问题描述
1.2.2 柔性调度研究方法
1.3 FMS的复杂性及其仿真的必要性
2 建模和仿真方法
2.1 系统建模方法选择
2.1.1 FMS的模型特点和建模方法
2.1.2 Petri网在FMS建模和仿真中的应用综述
2.2 Petri网的基本理论
2.2.1 Petri网的基本概念
2.2.2 Petri网的组成要素
2.2.3 Petri网的基本性质
2.2.4 Petri网的分类
2.3 OOCPN综述
2.3.1 面向对象的概念
2.3.2 机械制造系统的面向对象建模
2.3.3 OOCPN的定义
2.3.4 对象子网的特点
2.4 本章小结
3 基于OOCPN的钢料加工车间建模
3.1 基于OOCPN建模的思想
3.2 钢料车间建模的步骤
3.2.1 钢料车间柔性系统分析
3.2.2 各对象子网建模
3.2.3 各对象子网之间的关系
3.2.4 对象子网的集成
3.3 系统Petri网模型的运行过程
3.4 变迁发射控制规则及调度决策
3.4.1 变迁发射控制问题
3.4.2 钢料车间调度系统变迁发射的控制策略
3.4.3 变迁发射控制一般性总结
3.5 本章小结
4 钢料车间调度算法及其规则
4.1 FMS调度控制概述
4.2 加工设备负荷分配算法
4.2.1 负荷分配和极大消去法
4.2.2 问题的描述和改进极大消去法
4.2.3 算法应用
4.3 待加工工件组内最优排序
4.3.1 工件排序算法
4.3.2 算法应用
4.4 动态调度规则
4.4.1 动态事件的类型
4.4.2 调度规则库的构造
4.4.3 调度规则的实现
4.5 本章小结
5 钢料车间柔性调度仿真
5.1 仿真方法概述
5.1.1 系统仿真的基本概念及分类
5.1.2 仿真流程
5.1.3 仿真运行假设
5.1.4 仿真时钟的推进
5.1.5 仿真策略
5.2 仿真软件的实现
5.2.1 软件设计总体思想
5.2.2 模型到软件的转化方法
5.2.3 用面向对象方法实现Petri网模型
5.2.4 程序结构
5.3 仿真运行与结果分析
5.3.1 仿真试验一
5.3.2 仿真实验二
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3747226
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