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基于Multi-Agent的汽车涂装线群控系统研究

作　者: 林海
导　师: 叶永伟
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: MAS 调度协同粒子群分布式预测控制汽车涂装
分类号: U468.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 33次
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内容摘要

在传统的汽车涂装线控制系统中,企业级ERP系统、车间级调度系统、设备层控制系统,这三大系统是相互独立的,或者只是简单的功能叠加,并不能实现一个智能化的集成系统,限制了汽车涂装线实际生产时的优化决策能力、信息交流、状态反馈等能力,从而大大降低了汽车涂装线的综合生产效益。如何能够建立汽车车身涂装线的现代化集成制造平台,并在此基础上实现涂装线敏捷制造的复杂调度,以及实现涂装线子系统多变量、大时滞、非线性、相互耦合等特点的有效过程控制,是人们一直研究的重点。因此本文结合东风日产柴汽车有限公司的现状,提出了基于MAS(Multi-Agent System)的汽车涂装线群控系统,从系统集成、系统层调度、设备层控制、软件实现等方面进行了研究和论证。全文的主要研究内容如下:1.研究分析了汽车涂装线的工艺特点和控制参数,建立了基于MAS的汽车涂装线群控系统模型,并在此基础上进行了系统层调度和设备层控制的结构设计;2.建立了汽车涂装线的系统层调度模型,提出了基于合同网和改进协同粒子群(P-CNP)的涂装线混合调度算法,实现了涂装线常规扰动和异常扰动状态下的智能调度,并通过实例进行算法有效性的仿真论证;3.建立了汽车涂装线的设备层分布式模型预测控制(MPC)模型,提出了分布式MA-MPC算法,解决了汽车涂装线过程控制中大时滞、多变量、强耦合等问题,通过仿真分析和实例论证验证了算法的有效性;4.综合论文关于汽车涂装线的系统集成构架、系统层调度、设备层控制等方面的研究,进行了“汽车涂装线群控系统V1.0”的软件开发,实现了汽车涂装线的智能化集成制造;5.最后,对全文进行了总结,并对今后的深入研究提出一些展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-25
  1.1 论文研究背景、目的及意义  11-12
  1.2 涂装线群控系统研究现状  12-20
    1.2.1 群控系统集成现状  12-14
    1.2.2 涂装线系统层调度研究现状  14-15
    1.2.3 涂装线设备层过程控制现状  15-20
    1.2.4 涂装群控系统现存问题  20
  1.3 MAS 在群控系统中的应用  20-23
    1.3.1 MAS 在群控系统的中应用  20-21
    1.3.2 MAS 在调度中的应用  21-22
    1.3.3 MAS 在分布式模型预测控制中的应用  22-23
  1.4 本文研究内容及创新点  23-24
    1.4.1 本文研究内容  23-24
    1.4.2 创新点  24
  1.5 本章小结  24-25
第二章基于MAS 的涂装线群控系统结构参数研究  25-35
  2.1 汽车涂装线MAS 群控系统结构  25-29
    2.1.1 汽车涂装线MAS 群控系统整体结构  25-27
    2.1.2 涂装线系统层决策优化调度结构  27-28
    2.1.3 涂装线设备层分布式预测控制结构  28-29
  2.2 汽车涂装线各工序参数分析  29-34
    2.2.1 汽车涂装线整体系统构架  29-30
    2.2.2 涂装线前处理系统工艺参数  30-32
    2.2.3 涂装线电泳系统工艺参数  32
    2.2.4 涂装线喷漆系统工艺参数  32-33
    2.2.5 涂装线烘房系统工艺参数  33-34
  2.3 本章小结  34-35
第三章基于Agent 的系统层决策优化调度  35-57
  3.1 CNP 协商决策理论  35-36
    3.1.1 CNP 理论及改进  35
    3.1.2 CNP 理论的改进和完善  35-36
  3.2 常规扰动的涂装线CNP 调度  36-41
    3.2.1 汽车涂装线常规扰动状况  36-37
    3.2.2 CNP 常规扰动调度模型  37-39
    3.2.3 CNP 常规扰动调度规则  39-41
  3.3 异常扰动的P-CNP 涂装线混合调度  41-51
    3.3.1 汽车涂装线异常扰动状况  41-42
    3.3.2 P-CNP 异常扰动混合调度模型  42-43
    3.3.3 P-CNP 异常扰动调度性能指标  43-45
    3.3.4 CPSO 算法改进  45-49
    3.3.5 异常扰动的CPSO 离线优化  49-51
  3.4 调度实例仿真  51-56
    3.4.1 调度实例分析  51-53
    3.4.2 CPSO 离线调度优化仿真  53-55
    3.4.3 CNP 最终合同发布  55-56
  3.5 本章小结  56-57
第四章基于Agent 的设备层分布式预测控制  57-75
  4.1 任意联通的分布式MA-MPC  57-65
    4.1.1 基于图论的分布式Agent 表述  57-58
    4.1.2 任意联通的分布式MA-MPC 改进  58-64
    4.1.3 MA-MPC 算法最优控制律  64
    4.1.4 仿真分析  64-65
  4.2 涂装线分布式MA-MPC 的参数辨识  65-69
    4.2.1 分布式MA-MPC 参数辨识模型  65-66
    4.2.2 基于CPSO 的参数辨识原理  66-68
    4.2.3 参数辨识实例仿真  68-69
  4.3 涂装线分布式MA-MPC 运用实例  69-73
    4.3.1 烘房控制参数  69-71
    4.3.2 烘房系统MA-MPC 仿真  71-73
  4.4 本章小结  73-75
第五章 MAS 汽车涂装线群控系统软件开发  75-85
  5.1 群控系统软件开发背景及工程意义  75
  5.2 涂装线群控系统整体构架  75-77
    5.2.1 群控系统软件设计目标  75-76
    5.2.2 群控系统软件设计原则  76
    5.2.3 群控系统整体构架  76-77
  5.3 原型系统界面与调试  77-83
    5.3.1 顶层ERP 信息对接模块  77-79
    5.3.2 系统层调度模块  79-80
    5.3.3 设备层监控模块  80-82
    5.3.4 专家操作模块  82-83
  5.4 本章小结  83-85
第六章结论与展望  85-87
  6.1 结论  85-86
  6.2 展望  86-87
参考文献  87-91
致谢  91-93
攻读学位期间参加的科研项目和成果  93

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