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《河北工业大学》 2006年
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多生产线系统协调控制及故障诊断的研究

武建国  
【摘要】:多智能体技术是解决复杂分布式控制问题的一种新的手段,是人工智能领域的研究热点之一。它在生产线系统协调控制中的应用是近年来的一个新的研究方向,对多智能体理论的发展和应用具有重要的现实意义。对于空间、功能、时间上分布的复杂工业过程或过程庞大的管理工程,如果采用单一的系统(专家系统、神经网络、数学模型等)进行控制管理,则由于没有足够的知识、资源、信息、能力,将会导致这些单一系统的失败,其解决的有效途径是采用多智能体技术,即把一个庞大的复杂任务按功能、空间或时间划分成多个子任务,每个子任务则由单个智能体或智能体群体完成,各个智能体间相互通信,彼此协调,共同完成任务。 本文以多条包装装箱生产线为研究对象,在阅读了大量的国内外文献和现行研究的基础上,针对实际运行的多生产线系统,构建了具有一定通用性的可扩展生产线系统模型。归纳提取了所建立的多生产线系统模型中急待解决的问题,进行了多智能体技术及其应用的关键技术研究。本论文主要研究工作和创新点如下: 1.在确定了拟解决多生产线系统任务分配、协作、协调问题和故障诊断的知识表达和推理问题的基础上,对智能体(Agent)、多智能体(Multi—Agent)技术和Petri网理论的相关的理论进行了介绍和归纳。 2.基于多智能体技术的基本理论,研究了多生产线系统任务分配的实现方法,给出了任务分配的原则和整体任务分配的协商过程。提出并建立了包含系统耗费时间、系统可信度、系统能耗、系统对环境影响等因素在内的广义耗费矩阵,并建立了计算系统可信度、系统能耗的具体计算公式。将考虑上述影响因素的任务分配问题转化为求解标准匈牙利算法问题,并探讨了非标准问题的求解。采用LabVIEW设计编制了仿真软件。 3.分析了现有生产线系统的各个智能体的结构,提出并建立了多生产线系统的模型和实现系统协作和协调的多黑板模型。采用Petri网建立了多生产线系统同步方式下的协调模型。并采用HPsim软件进行了仿真,证明了协调模型的可行性,指出了该模型存在的优缺点。 4.研究了Petri网和模糊Petri网理论,建立了多生产线系统的部分故障诊断Petri网模型,并给出了多生产线系统故障推理算法和多生产线系统故障诊断推理的一个仿真示例。
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