基于Multi-agent的汽车车身涂装线控制系统的优化和协调

摘要

随着汽车车身涂装生产技术和涂装设备的不断发展，被控对象日益复杂化、大型化，控制要求越来越高，控制目标具有多层次、多样化的特点，传统的控制理论在控制系统的设计及控制效果上都存在不足，而起源于分布式人工智能(DAI)的Multi-agent技术，为大规模复杂系统的智能控制开辟了新的途径。针对东风日产柴汽车有限公司涂装生产线中存在控制要求较高、能耗过大的低效率运作现象，提出了基于MAS的汽车涂装能耗管理及运行决策思想，研究了汽车车身电泳涂装的MAS(Mutli-agentsystem)决策理论及技术，建立了基于MAS的涂装线控制决策系统模型，协调和优化了涂装线控制系统。以完成满足工艺要求的生产任务为目标，通过使用汽车车身电泳涂装的MAS决策理论分解生产任务和工艺要求，对涂装线各项资源需求进行整合，协调各个子系统及关键设备运行模式得到最优的开机组合、最佳转速，在此基础上，开发了“汽车车身电泳涂装线监控系统V1.0”，实现了汽车车身电泳涂装线的节能运行与监控管理。全文主要研究内容如下：
　　 1．通过分析了汽车车身电泳涂装关键工艺技术，建立了关键机电设备能耗方程。
　　 2．基于对涂装生产线工艺设备及其控制系统特性的研究，建立了基于MAS的涂装线控制决策系统模型。研究了各个区域系统的决策目标、运行模式和协调机制，针对前处理区域系统和电泳区域系统，使用了基于博弈论的协调机制；针对烘房区域系统子目标的特殊性，研究了基于可拓的协调机制及控制算法，结合东风日产柴汽车有限公司涂装生产线进行了算例能耗对比分析。
　　 3．通过结合可拓理论和改进可拓控制算法，建立了基于物元变换与拓展的烘房可拓物元模型，解决了烘房控制系统中各个子系统之间的相互协调决策问题，和子系统内部多变量耦合控制问题，提高了烘房控制系统的鲁棒性。
　　 4．开发了基于MAS电泳涂装线控制技术应用软件。实现了汽车车身电泳涂装线的节能运行与管理，同时对涂装线的各个子系统及关键设备运行状态进行了监控。
　　 5．最后，对全文进行了总结，并对进一步的研究提出一些展望。
　　
　　
　　
　　
　　
　　

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 论文研究背景、目的及意义

1.2 MAS的基本理论及发展现状

1.2.1 MAS的特点和结构

1.2.2 MAS的研究现状

1.2.3 MAS在制造领域的发展状况

1.3 涂装线控制节能技术及发展现状

1.3.1 涂装线节能技术的应用现状及相关技术

1.3.2 控制技术在涂装节能领域的应用现状

1.3.3 涂装线控制系统存在的问题

1.4 论文研究内容及创新占

1.4.1 论文研究内容

1.4.2 论文创新占

1.5 本章小结

第2章 汽车车身电泳涂装工艺及设备功能层AGENT研究

2.1 汽车车身电泳装涂装生产工艺

2.1.1 前处理系统工艺

2.1.2 电泳系统工艺

2.1.3 烘干系统工艺

2.1.4 喷漆系统工艺

2.2 涂装生产线设备及其能耗方程

2.2.1 前处理系统设备Agent

2.2.2 电泳系统设备Agent

2.2.3 烘干系统设备Agent

2.3 本章小结

第3章 汽车车身电泳涂装线的MAS控制决策及协调优化

3.1 基于MAS的涂装线系统分解协调研究

3.1.1 基于MAS的涂装线系统分解协调

3.1.2 基于MAS的涂装线子系统模型

3.2 基于MAS的涂装线控制决策系统模型

3.2.1 中央协调Agent能耗最优智能决策

3.2.2 区域Agent多目标优化智能决策

3.2.3 基于博弈论的MAS决策系统协调机制

3.2.4 推理机及规则库

3.3 前处理区域AGENT决策系统

3.3.1 前处理系统参数及决策目标函数

3.3.2 前处理系统运行模式

3.4 电泳区域AGENT决策系统

3.4.1 电泳系统参数及决策目标函数

3.4.2 电泳系统运行模式

3.5 烘房区域AGENT决策系统

3.5.1 烘房系统参数及决策目标函数

3.5.2 烘房系统运行模式

3.5.3 基于可拓控制的烘房系统协调机制

3.6 涂装线能耗决策算例分析

3.7 本章小结

第4章 基于MAS的电泳涂装线控制技术应用软件实现

4.1 系统软件开发背景及工程意义

4.2 系统目标及系统设计原则

4.2.1 系统设计目标

4.2.2 系统设计原则

4.3 系统结构及功能分析

4.3.1 系统架构设计

4.3.2 系统功能分析

4.4 系统软件关键模块预览

4.4.1 实时监控系统模块

4.4.2 参数及模式设置模块

4.4.3 生产管理系统模块

4.4.4 安全警报系统模块

4.5 系统软件说明

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

符号说明

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果