收藏本站
《吉林大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于协同机制和智能算法的多代理系统研究及应用

马鑫  
【摘要】:在经济计划、工程设计、生产制造、数据存储、信息安全等领域存在着大量的分配调度问题,即在众多可行的决策方案中寻求最佳的分配调度方案。有效解决这些问题不仅具有重要的社会意义,而且也能产生巨大的经济效益。任务分配、资源分配、生产调度是计算机研究领域的一些经典问题,其中有许多问题尚未彻底解决,对它们进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。而随着先进制造技术的发展,实际的分配调度问题变得越来越复杂,这使得传统的分配调度方法越发显得无能为力,因此,亟待寻求面向复杂问题的新的分配调度方法。 Agent和多Agent系统(multi-agent systems,MAS)已经成为人工智能研究实用化和分布式计算环境下软件智能化的重要技术。不同于传统算法在设计时需要对问题有全面的分析,Agent能够模拟人类的行为,只需指定Agent的目标,它们就可以彼此互动,进而实现用户的最终意图,因此Agent具有普适化、网络化、智能化、代理化、人性化等计算技术的特性。对于大型分布式问题,通过建立MAS可以使计算机系统变得更加智能化,代替更多人类的工作,促进计算机技术的不断繁荣。 MAS区别于其他计算模式的关键所在,就是它具有协同机制这一优秀特性。近年来,由于对市场经济以及社会系统某些现象的深入观察,人们提出了一些新的、模拟这些现象的协同机制。这些协同机制对于各类复杂的分配调度问题具有很强的适应性、鲁棒性和并行性,因此得到了广大学者的普遍关注。另一方面,以智能计算为代表的仿生智能算法通常对解决各类复杂优化问题具有很强的针对性和实效性,并被广泛地应用于科学研究和工业生产等众多领域。本文基于协同机制和智能算法的MAS,对任务分配、资源分配和生产调度等问题进行了较为深入的研究,提出了一些分配调度算法和模型,并通过大量的实验对算法和模型的性能进行了验证。实验结果表明,本文提出的算法和模型不仅能够有效地提高分配调度效率,降低资源损耗,而且对克服算法过早收敛,也具有十分明显的效果。主要研究内容如下: 1、以入侵检测任务分配问题为研究对象,建立了一种基于合同网协议(contract net protocol,CNP)与免疫机理(immune mechanism,IM)的多Agent入侵检测模型。提出了一种改进的资源可用度的任务分配策略,用于一般入侵检测任务的有效分配;在被动免疫抗体PAb(passive immune antibody)、记忆自动免疫抗体MANAb(memory automatic immune antibody)及模糊自动免疫抗体FANAb(fuzzy automatic immune antibody)的基础上,将CNP(contract net protocol)协同机制应用到抗体检测中,提出了联合免疫抗体UAb(unite immune antibody)的概念,利用UAb具有共享Agent间分析经验的特性,解决了超复杂入侵检测任务的分配问题。实验结果表明,该模型具有较高的检测性能和环境适应性。 2、提出了一种基于遗传—模拟退火算法(genetic algorithms-simulated annealing algorithm,GASA)的网络存储资源分配方法,并将其用于实现异构系统间的数据存储备份以及存储过程中作为资源的移动Agent派遣次序的优化分配。该方法综合考虑了各移动Agent的产生时序、优先级和存储可用度等指标,在确保各移动Agent有效执行的前提下,使资源分配次序更合理。同时,在GA(genetic algorithms)中通过引入SA(simulated annealing algorithm)来进行局部精细搜索,维护群体的多样性,避免早熟收敛。仿真实验表明,基于GASA算法的移动Agent存储资源分配方法可以有效提高存储效率,改善网络实时性和存储性能。 3、车间调度问题是比较典型的生产调度问题,要求多个作业在不同的机器上进行加工,并且每台机器上的所有作业的加工顺序都不尽相同。针对该问题,提出了一种结合通用部分全局规划机制(generalized partial global planning,GPGP)与遗传—禁忌搜索算法(genetic algorithms-tabu search,GATS)的多Agent车间调度模型,设计了从“初始宏观调度”到“微观再调度”的大规模复杂问题的调度步骤,实现了调度的多目标优化。同时,在初始宏观调度中采用GATS搜索算法,通过对个体进行重组与禁忌变异操作,确保种群的多样性以及算法的快速收敛。最后使用仿真Agent软件模拟了车间调度的协同机制,并与其他机制进行了比较。结果表明,所提出的模型不仅提高了调度的效率,而且降低了资源的损耗。 4、针对半导体可重入生产动态调度的实际问题,提出了一种基于改进的GPGP(generalized partial global planning)协同机制与免疫进化策略算法(immune evolutionary strategies algorithms,IESA)的多Agent半导体可重入生产动态调度模型,设计了从“宏观调度—微观调度—重调度”的三层调度步骤,构建了一个柔性强且Agent可自我动态调度的仿真系统,并克服了GPGP协同机制在应用领域和构造设计上的缺陷。同时,为了避免宏观调度算法过早地陷入局部极值,通过采用IESA算法来强化个体的局部搜索能力,提高了算法的收敛速度。最后对调度模型进行了仿真验证,结果表明,所提出模型不仅提高了调度的效率,而且还具有较好的生产率。 近年来,基于协同机制和智能算法的MAS及其应用的研究已经得到了国内外众多学者的关注,并且涌现了大量的改进算法和新的应用。本文对使用协同机制和智能算法的MAS求解任务分配问题、资源分配问题和生产调度问题进行了研究,并提出了一些更有效的模型和算法。本文的研究工作对MAS的协同机制和智能算法的改进、融合等以及在相关领域的应用,具有一定的理论意义和应用价值。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP18

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨建卫;;基于多Agent的金融生态评价模型[J];信息技术;2011年06期
2 贾书军;张瑞生;贺莹;;基于多Agent的远程教学系统研究[J];甘肃科技;2011年13期
3 林芳;;基于AGENT技术的网络协作学习研究[J];煤炭技术;2011年07期
4 李佩顺;;探讨入侵检测系统在信息安全中的应用[J];农业网络信息;2011年08期
5 刘康;余腊生;;基于多Agent的群体状态预测策略研究[J];软件导刊;2011年08期
6 马荣飞;赵效萍;;基于Agent的智能教学系统的研究[J];赤峰学院学报(科学教育版);2011年04期
7 李军虎;;一种基于多Agent远程分布式故障诊断系统模型[J];计算机与数字工程;2011年06期
8 郭奥托;高雅田;;大型数据库操作中KQML行为原语集的扩充[J];价值工程;2011年23期
9 汪益民;杨春节;;一种校内网资源搜索引擎的设计与实现[J];微型机与应用;2011年15期
10 黄付亮;张荣国;陈大川;刘焜;;基于联合博弈的多Agent学习[J];计算机与数字工程;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨海明;程龙;赵佛晓;徐娟;;基于分布式Agent的网格任务调度模型研究[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集(上册)[C];2009年
2 ;A Note on Two-agent Single-machine Scheduling Problem with Deteriorating Jobs[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
3 盛惠强;;基于内容和移动Agent的网络计费系统的设计[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
4 颜宇甲;程国建;毛书君;;基于多Agent系统的生态系统建模和仿真[A];第十二届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2010年
5 李志凌;焦丽萍;;一种改进型Agent体系结构研究[A];第七届中国通信学会学术年会论文集[C];2010年
6 郭瑞鹏;王永军;董平;;基于Agent分布式国民经济动员决策支持系统研究[A];Well-off Society Strategies and Systems Engineering--Proceedings of the 13th Annual Conference of System Engineering Society of China[C];2004年
7 陈红英;;基于Agent的GIS服务共享系统的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 ;Coordinated Control of Second-Order Multi-Agent Systems With Quantized-Observer[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
9 高春蓉;贲可荣;;基于Agent的行为模型在通信对抗仿真中的应用[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年
10 赫连佳鹏;景旭;张影;;Agent-Based的神经网络仿真设计在经济系统中的应用[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集(第四卷)[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 Hotsky;昨日重现[N];中国电脑教育报;2003年
2 王宏;从我为网活 到网为我用[N];中国计算机报;2003年
3 河北 周建军;用Agent步入新闻组[N];电脑报;2001年
4 湖南 何锋;高级系统代理Advanced System Agent[N];电脑报;2001年
5 ;无需等待的自防御系统[N];中国计算机报;2004年
6 熊智宏 刘永纯;AIA大厦 何以重振昔日雄风[N];中国邮政报;2000年
7 饶慧敏;天下互联将入全球市场[N];中国国门时报;2004年
8 逍遥浪子;为网页添加动画精灵[N];电脑报;2003年
9 本报记者 康怡;一股两制 电力职工退股三年定论[N];经济观察报;2008年
10 张维明 邓苏 肖卫东 汤大权;应对信息爆炸的挑战[N];计算机世界;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 焦俊;基于多Agent系统的智能车辆自主行驶控制研究[D];合肥工业大学;2010年
2 贺利坚;多Agent系统中信任和信誉模型的研究[D];北京交通大学;2011年
3 马鑫;基于协同机制和智能算法的多代理系统研究及应用[D];吉林大学;2011年
4 高嘉爽;基于Agent及FEA的焊接加工过程协同设计系统研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
5 邸书灵;Agent联盟和流形学习在中文问答系统中的应用研究[D];天津大学;2009年
6 赵欣培;一种基于Agent的软件过程建模方法研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2005年
7 王文玺;基于多Agent系统的自主式地面车辆关键技术研究[D];西南交通大学;2010年
8 施亚能;基于多Agent食品安全政府监管模型与仿真[D];武汉理工大学;2011年
9 史旭华;基于多Agent系统的人工免疫网络及其应用研究[D];华东理工大学;2011年
10 姜洋;面向型号生产的协同制造执行平台及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邹凡天;基于多Agent的铝工业生产分布式调度平台研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 张宏;机组排班中多任务调度技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 胡涛;基于多Agent的海洋数据采集与传输系统的研究[D];东华大学;2010年
4 顾陈琳;基于信任度模型的多Agent全局协调[D];南京航空航天大学;2010年
5 刘阳;系统集成中基于联邦的Agent包装模型的研究与实现[D];西安电子科技大学;2010年
6 吴雪峰;基于Agent的易视监控审计系统设计及应用[D];南京理工大学;2010年
7 谢作坤;基于多Agent的车载信息管理系统[D];浙江工商大学;2010年
8 赵晨光;面向系统集成的一种主动感知Agent模型[D];西安电子科技大学;2009年
9 吕桃霞;基于Agent技术的网络安全审计模型研究与实现[D];山东师范大学;2011年
10 韩珍;驾驶员—车辆Agent微观换道行为的建模[D];中国科学技术大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026