制造过程智能化检测监控技术与系统研究

摘要

现代制造向着柔性化、集成化、智能化和虚拟化的方向发展,对制造过程的信息检测监控提出了新的要求,促使检测监控系统走向分布式和智能化.该论文应用分布式人工智能(DAI)以及其它相关理论对先进制造系统中的检测监控系统进行了研究.论文系统、全面地研究了基于分布式人工智能技术的检测监控系统的组成、构建及智能单元实现技术,研究成果为实现一种智能化的检测监控系统提供了相应的理论框架和可行性验证.论文首先从系统的角度分析了现代制造模式下分布式控制结构对于以往集中、递阶方式的优越性,提出了一种由管理单元和监控单元组成的分布式监控体系结构模型;基于这种体系和DAI的相关理论给出了一种检测监控系统的多Agent系统模型,奠定了研究智能化检测监控系统的基本思路与框架.在体系结构研究的基础之上,对智能检测监控单元的特性进行了分析,提出了面向检测监控系统的监控Agent和管理Agent的模型,从逻辑的角度全面描述了一种形式化的Agent实现框架.围绕着检测监控系统智能单元的实现方法,该文应用相关的理论对Agent各功能模块的具体实现技术进行了详细研究.针对监控Agent,提出了一种基于灰色关联理论的系统状态判别方法,用以实现监控Agent对设备状态的实时检测;给出了一种可以集成不同故障诊断方法的故障参数接口,研究了一种基于BAM神经网络与反向推理专家系统相结合的故障诊断机制;分析了Agent间的通信机制,从而制定了Agent间的基本通信行为及会话策略;为协调监控Agent内部模块的运行,建立了一种基于Petri网的控制模型.对管理Agent给出了监控任务分配的方法和冲突协调策略,并通过整体信息融合实现对系统状态的综合评判.对于软件的实现,研究了一种基于组件对象模型(COM)和模板的Agent软件开发方法,并开发了应用程序,为多Agent检测监控系统的运行提供了试验平台.论文以一个典型的柔性制造系统BQ-FMS为背景,建立了相应的检测监控多Agent系统.通过对该系统进行分析和研究,给出了系统运行的特点,在此基础上提出了Agent的各种相关行为策略.最后论文给出了一个具体的运行实例,在局域网环境下对论文的研究成果进行了相关试验和验证,为今后该方向的进一步研究提供了理论与实践基础.

目录

文摘

英文文摘

1概论

1.1面向21世纪的制造模式与理念

1.1.1先进制造技术的概念及其特点

1.1.2现代制造模式

1.2选题背景及论文研究的目的与意义

1.2.1检测监控系统的基本概念及其发展

1.2.2先进制造模式下检测监控系统面临的需求

1.2.3论文研究目的及意义

1.3国内外相关研究现状

1.3.1检测监控的单元技术研究现状

1.3.2分布式、智能化的检测监控技术研究现状

1.3.3分布式人工智能技术研究现状

1.4论文研究的主要内容及结构安排

2检测监控系统体系结构研究

2.1检测监控系统体系结构的研究现状及发展

2.1.1集中监控结构

2.1.2递阶监控结构

2.1.3分布式系统结构

2.2分布式智能化检测监控系统体系结构模型研究

2.2.1分布式检测监控系统体系结构模型研究

2.2.2基于MAS的智能化检测监控系统模型研究

2.2.3分布式检测监控系统的特点

2.3小结

3智能检测监控系统的Agent模型研究

3.1检测监控系统中Agent的概念及其特性研究

3.1.1智能检测监控系统中Agent的定义

3.1.2智能检测监控系统中Agent所具备的特性

3.2面向检测监控的Agent模型研究

3.2.1 Agent的建模方法研究

3.2.2面向检测监控的Agent模型

3.3分布式检测监控系统的运行模式

3.4小结

4智能检测监控系统中Agent的实现技术研究

4.1监控Agent的实现技术研究

4.1.1状态检测与分析模块的实现机制

4.1.2监控Agent对制造过程的故障诊断方法研究

4.1.3监控Agent的任务规划

4.1.4 Agent间的通信机制研究

4.1.5融合、协调与控制模块的运行机制研究

4.2管理Agent的功能实现研究

4.2.1管理Agent中的系统状态表

4.2.2系统状态的监视及相关数据分析

4.2.3监控任务的处理及系统组织

4.2.4管理Agent对监控Agent间冲突的仲裁

4.2.5管理Agent与其它系统的接口定义

4.3 Agent的软件实现技术研究

4.3.1概述

4.3.2基于模板结构的Agent构建方法

4.4小结

5应用研究

5.1系统组成

5.1.1应用系统的组成

5.1.2应用多Agent系统构建的BQ-FMS检测监控系统

5.1.3多Agent检测监控系统的功能结构

5.2 Agent相关功能模块的配置

5.2.1加工中心及车削中心监控Agent的功能配置

5.2.2 AGV监控Agent的功能配置

5.2.3其它监控Agent的功能配置

5.2.4管理Agent的相关配置及协调策略

5.3实例运行试验及结果

5.3.1检测监控系统的运行流程

5.3.2运行实例及结果

5.5小结

6总结与展望

6.1研究总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录A攻读博士学位期间发表的论文

附录B缩略词表