基于多智能体的生化检测过程协调控制系统的研究

发布时间：2017-12-29 05:30

本文关键词：基于多智能体的生化检测过程协调控制系统的研究　出处：《华南理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：生化检测设备是一种用于检测、分析生命化学物质的临床诊断仪器。它可替代人工操作完成加样、温育振荡、洗板、检测等生化检测过程中的检测步骤。该设备由加样臂、机械臂、温育振荡器、洗板机、检测仪五个子设备模块组成。通过对各子设备的协调控制可以实现生化检测过程中检测工序的自动处理。显然,要想提高该设备的工作效率和自动化程度就得对其协调控制过程展开研究。在系统分析了生化检测设备的功能组成以及运作过程之后,本文将生化检测过程的协调控制问题划分为任务调度优化和设备动态协调两方面。常规的静态调度算法往往无法很好的解决此类问题,因此,本文引进了多智能体技术,建立了基于多智能体的生化检测过程协调控制系统。利用多智能体系统的分布式求解特性,可以将具有NP复杂度的检测任务分解为相对简单的子任务,从而完成检测任务的调度优化。通过智能体间的协商与合作可以实现设备的动态协调,保证设备的稳定、持续运行。据此,本文的研究工作主要包括以下几方面:1.系统分析了智能体的概念、特性和分类,以及多智能体系统的特点、通信方式以及协作方式,为建立基于多智能体的生化检测过程协调控制系统提供理论基础。2.深入分析了生化检测设备的关键问题,指出生化检测过程多约束、动态等特点,明确了问题的约束条件。确定以总完成时间为优化目标,兼顾设备稳定性和负载均衡性,建立了多智能体协调控制系统模型。该模型采用软件智能体,将参与生化检测的对象抽象为管理Agent、协调Agent、项目Agent、同类资源Agent、设备Agent和应急Agent。结合约束条件和优化目标,详细设计了各Agent的功能、结构。3.为提高系统的整体性能和问题求解能力,选择合同网协议作为智能体之间的协作策略。对于传统合同网协议存在的不足之处,如对标书发布范围无限制、不考虑任务负载均衡等,提出了适当的改进方案。并以最早完成时间作为招投标的标值,着重论述了检测工序的协商过程。此外,针对多项目派发顺序的优化问题,提出了动态预调度算法。为实现设备的动态协调,专门设立了应急Agent。通过它与其余Agent的协作完成紧急任务插入、子设备故障、任务取消等随机不确定事件的动态协商。4.对设计的多智能体协调控制系统进行了实例仿真。将提出的基于合同网和动态预调度的多智能体调度方法与基本蚁群算法、改进蚁群算法、petri网调度方法进行对比,并模拟了任务取消、紧急任务插入、子设备故障三种常见动态事件,给出系统动态协商的仿真结果。文章用实例仿真验证了该系统不仅能缩短检测任务的总完成时间,而且能保证设备的负载均衡性和系统稳定性,表明建立的多智能体协调控制系统具有可行性和实用性。
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【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH776;TP18

【参考文献】