选煤厂信息物理系统（CPS）关键技术研究

发布时间：2017-09-19 02:34

  本文关键词：选煤厂信息物理系统（CPS）关键技术研究

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【摘要】：信息物理系统是一个综合计算、网络与物理环境的多维复杂系统,通过计算、通信与控制技术的有机融合与深度协作,实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。兴隆庄煤矿选煤厂在前期建设过程中已实现自动化控制,但工序之间的信息交互还比较弱。在此基础上,通过引入新的计算、通信和控制技术实现信息系统和控制系统更紧密的融合与协作是选煤厂信息化建设进一步发展的关键。本文基于CPS概念并结合选煤厂控制系统的特点,构建选煤厂CPS模型并对关键技术进行研究,为CPS技术在选煤厂的实施以及智能化、有自主行为的现代化选煤厂实现提供理论指导。论文首先根据工艺流程设计了基于偏序知识共享的选煤厂CPS模型,通过对每一生产单元分配部分存储用于知识库的构建,以及设定知识的异步共享与传递方式,实现了生产单元的松耦合关联。结合信息物理融合系统与复杂网络的特点,通过将随机行走机制以及基于小世界特性的RLOC拓扑优化算法引入到建立选煤厂CPS拓扑结构的过程中,使得所建立的选煤厂CPS拓扑结构具有无标度网络和小世界网络的特性,同时具有抗毁性特点。任务调度是连接选煤厂CPS任务计划与实际生产的关键环节,结合兴隆庄选煤厂PLC控制系统,论文将动态联盟思想引入选煤厂信息物理系统任务调度中,提出了基于交货期窗口的CPS静态调度模型,将TS引入到PSO搜索的后期提高了调度性能;同时基于选煤厂生产环境的动态性,提出了设备异常及紧急任务到达时的选煤厂CPS动态任务调度方法,仿真结果表明算法用于选煤厂CPS任务调度的可行性。结合选煤厂实时数据管理要求,论文提出了一种反馈控制架构来实现实时嵌入式数据库系统中事务的期望延迟,与以往实时数据库的反馈控制不同,该方法可同时控制相互作用的多种资源,更好的权衡事务的时间性和数据的新鲜度之间的关系,从而提供更多的有效性和鲁棒性。生产部件对信息输入源有着不同的可信赖度和可靠性需求,论文最后构建了选煤厂CPS网络信任度模型及评价方法,结合影响可信度的因素,利用D-S证据理论,通过引入环境函数,设计了选煤厂CPS可信度计算流程,并给出每一部分合理的计算方法,实现了选煤厂CPS可信度计算。
【关键词】：选煤厂CPS 拓扑形成 任务调度 实时数据管理 可信度
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD94
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• Extended Abstract8-21
• 1 绪论21-33
• 1.1 课题研究背景与选题意义21-23
• 1.2 选煤厂自动化发展历程23-26
• 1.3 国内外研究现状26-31
• 1.4 论文研究内容与结构安排31-33
• 2 选煤厂CPS模型33-39
• 2.1 选煤厂工艺流程33-35
• 2.2 选煤厂CPS体系架构35-37
• 2.3 选煤厂CPS模型37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 3 选煤厂CPS拓扑形成方法39-57
• 3.1 复杂网络及演化模型39-41
• 3.2 基于随机行走的选煤厂CPS拓扑形成方法41-47
• 3.3 基于RLOC的选煤厂CPS拓扑优化47-51
• 3.4 选煤厂CPS拓扑可靠性分析51-56
• 3.5 本章小结56-57
• 4 选煤厂CPS任务调度技术57-79
• 4.1 选煤厂任务调度及PLC控制系统57-59
• 4.2 选煤厂CPS静态任务调度59-73
• 4.3 选煤厂CPS动态任务调度73-78
• 4.4 本章小结（Brief Summary）78-79
• 5 选煤厂CPS自适应实时数据管理技术79-101
• 5.1 实时数据库与数据库管理79-81
• 5.2 基于服务质量的实时数据管理81-93
• 5.3 实时数据管理性能评估93-100
• 5.4 本章小结100-101
• 6 选煤厂CPS网络信任度101-117
• 6.1 D-S证据理论与可信度101
• 6.2 基于D-S证据理论的选煤厂CPS可信度建模101-108
• 6.3 改进型选煤厂CPS可信度计算模型108-112
• 6.4 仿真与分析112-116
• 6.5 本章小结116-117
• 7 总结与展望117-119
• 7.1 论文完成的工作117-118
• 7.2 后续工作展望118-119
• 参考文献119-125
• 作者简历125-128
• 学位论文数据集128

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本文编号：878982