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可重构制造系统的关键技术研究

作　者: 黄辉祥
导　师: 阎树田
学　校: 兰州理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 可重构制造系统广义随机Petri网设备布局可重构机床故障诊断
分类号: TH164
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 116次
引　用: 2次
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内容摘要

随着全球经济竞争的日趋激烈,企业的生存环境在剧烈的、不可预测的变化着.为适应这种变化,制造企业需要发展一种能够通过产品结构调整和制造系统的快速重构,以满足顾客对产品个性化的要求的新型制造系统。可重构制造系统就是在这一背景下被提出的,它能够适应市场需求变化,快速调整制造过程、生产功能和生产能力。可重构制造系统作为先进制造模式的新型制造系统,受到了理论界和工程界的广泛关注和深入研究,但是可重构制造系统理论和技术正处于发展阶段,还需要进一步研究支持制造系统进行重构的方法和技术。因此,对可重构制造系统的若干关键技术进行研究具有重要的意义。论文主要包括以下几方面的内容：(1)阐述了制造系统的发展及可重构制造与其它两种制造模式的区别,论述了可重构制造系统的定义、特征、组成及关键技术,介绍了国内外对可重构制造系统理论的研究现状,并提出了本文所研究的几项关键技术问题。(2)论述了制造系统的各种建模方法,并进行分析比较,提出了基于广义随机Petri网的可重构制造系统的建模方法。阐述了Petri网的基本理论,分析广义随机Petri网在制造系统中的建模应用。采用自下而上的广义随机Petri网建模方法,对实例中的可重构制造系统进行建模和分析。(3)制造系统设备布局的优劣对可重构制造系统性能有着重要的影响,根据实际情况建立了两种类型的设备布局数学模型,针对设备布局问题属于NP完全问题,提出了采用遗传算法工具箱进行求解,并引入了QUEST仿真工具对求得的最优布局设备序列进行仿真优化。(4)根据可重构机床设计理念,对可重构机床的机械系统模块化设计方法进行了较深入地探讨。通过对工件工艺特征进行辨认,制定、区分和组合出加工工序。利用旋量理论建立机床基本功能模块的运动学表达式,并在此基础上完成机床机械系统的运动功能模块的建模,最后得到可重构机床模块配置结构。(5)阐述了设备故障诊断的重要意义,对基于知识的故障诊断方法进行了探讨,着重研究了基于模糊Petri网的故障诊断,以及推理算法,并以机床电主轴故障事例进行研究分析。

全文目录

目录  5-8
摘要  8-9
Abstract  9-11
插图索引  11-12
附表索引  12-13
第一章绪论  13-26
  1.1 引言  13
  1.2 制造系统的发展演变及可重构性  13-17
    1.2.1 制造系统的发展演变  13-16
    1.2.2 制造系统的可重构性  16-17
  1.3 可重构制造系统及其国内外研究现状  17-24
    1.3.1 可重构制造系统的产生背景、定义和特征  17-19
    1.3.2 可重构制造系统的组成  19-20
    1.3.3 可重构制造系统的关键技术  20-22
    1.3.4 可重构制造系统的国内外研究现状  22-24
  1.4 论文的研究意义  24-25
  1.5 论文的研究内容及组织结构  25-26
第二章可重构制造系统的建模方法  26-40
  2.1 离散事件动态系统及其特征  26
  2.2 制造系统的DEDS建模方法  26-28
  2.3 可重构制造系统建模方法及分析比较  28-30
    2.3.1 基于Petri网的RMS建模  28-29
    2.3.2 基于排队网络的RMS建模  29
    2.3.3 基于马尔可夫链的RMS建模  29
    2.3.4 基于多Agent的RMS建模  29-30
    2.3.5 RMS建模方法的分析比较  30
  2.4 Petri网  30-35
    2.4.1 基本Petri网  30-33
    2.4.2 广义随机Petri网  33-35
  2.5 基于GSPN的RMS的建模研究及分析  35-39
    2.5.1 问题描述  35
    2.5.2 RMS的资源子模型及其表达含义  35-37
    2.5.3 建立RMS的GSPN模型  37-38
    2.5.4 构造同构马尔可夫链及稳态概率求解  38-39
  本章小结  39-40
第三章可重构制造系统设备布局规划研究  40-53
  3.1 设备布局概述  40-41
  3.2 设备布局类型及原则  41-42
    3.2.1 设备布局类型  41-42
    3.2.2 设备布局设计的基本原则  42
  3.3 设备布局数学模型的建立  42-45
    3.3.1 设备布局方案的评价标准  42-43
    3.3.2 单行设备布局数学模型的建立  43-44
    3.3.3 多行设备布局数学模型的建立  44-45
  3.4 求解设备布局模型的遗传算法及MATLAB工具箱  45-48
    3.4.1 遗传算法  45-48
    3.4.2 MATLAB遗传算法工具箱  48
  3.5 基于Delmia/QUEST可视化仿真模型  48-50
    3.5.1 Delmia/QUEST可视化仿真技术  48-49
    3.5.2 布局仿真模型的建立及优化  49-50
  3.6 实例应用  50-52
    3.6.1 问题描述  50
    3.6.2 MATLAB遗传算法工具箱求解  50-51
    3.6.3 Delmia/QUEST仿真分析  51-52
  本章小结  52-53
第四章可重构机床的机械模块化设计  53-65
  4.1 可重构机床设计理论  53-54
    4.1.1 可重构机床设计概述  53-54
    4.1.2 可重构机床与其它普通机床的区别  54
  4.2 可重构机床的机械模块化设计方法研究  54-55
  4.3 工序族划分及组合  55-57
    4.3.1 工序族划分  55-56
    4.3.2 工序组合  56-57
  4.4 可重构机床的运动学模型分析  57-62
    4.4.1 旋量的基本理论  57-58
    4.4.2 基于旋量的刚体运动模型  58-59
    4.4.3 机床的运动计算  59-62
  4.5 机械模块选择与机床结构配置  62-64
    4.5.1 机床系统的拓扑结构  62-63
    4.5.2 机械模块的选择  63
    4.5.3 机床结构配置  63-64
  本章小结  64-65
第五章设备故障诊断方法研究  65-78
  5.1 引言  65
  5.2 基于知识的故障诊断方法  65-69
    5.2.1 故障诊断方法分类  65-66
    5.2.2 基于知识的诊断方法  66-69
  5.3 基于模糊Petri网的故障诊断研究  69-74
    5.3.1 模糊逻辑与知识表达  69
    5.3.2 模糊Petri网的定义  69-71
    5.3.3 复合模糊规则FPN的描述  71-72
    5.3.4 基于模糊Petri网的模糊推理算法  72-74
  5.4 实例分析  74-77
    5.4.1 问题描述  74-75
    5.4.2 建立FPN模型  75
    5.4.3 目标库所可信度的推理计算  75-77
  本章小结  77-78
结论  78-80
参考文献  80-85
致谢  85-86
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  86

可重构制造系统的关键技术研究

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