【摘要】 結(jié)構(gòu)健康技術(shù)是智能材料結(jié)構(gòu)研究的重要分支之一，主要通過集成在結(jié)構(gòu)中的功能元件獲取結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)信息并對其進(jìn)行安全評估。健康監(jiān)測技術(shù)在從實驗室階段向工程實用階段前進(jìn)的過程中，由于面對的監(jiān)測對象大多體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需要的傳感器、驅(qū)動器數(shù)量激增，相應(yīng)的信號處理與損傷診斷也變得異常復(fù)雜，再加上這些結(jié)構(gòu)大多工作在動態(tài)變化的惡劣的環(huán)境下，不可避免的會遇到各種難題。為了降低實際工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜度，對監(jiān)測系統(tǒng)不同部分進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)與管理，從紛繁復(fù)雜的海量監(jiān)測數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確提取結(jié)構(gòu)損傷特征并對結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測與安全評估，本文應(yīng)用任務(wù)分解理論將復(fù)雜系統(tǒng)分解為多個易于實現(xiàn)的子系統(tǒng)并構(gòu)建了基于BDIKRI(Belief-Desire-Intention-Knowledge-Rule-Inference)體系結(jié)構(gòu)模型的分層次大型結(jié)構(gòu)多Agent健康監(jiān)測系統(tǒng)，深入研究了多Agent間的協(xié)作、協(xié)調(diào)機(jī)制及多源信息融合機(jī)制。針對航空鋁材壁板結(jié)構(gòu)對研究成果進(jìn)行了功能驗證。本文的主要研究工作與創(chuàng)新點如下：⑴針對實際工程結(jié)構(gòu)體積龐大，健康監(jiān)測系統(tǒng)復(fù)雜的特點，研究了大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的任務(wù)分解理論及BDI多主體系統(tǒng)建模理論，結(jié)合專家知識與結(jié)構(gòu)分析案例，提出了基于BDIKRI的分層次大型結(jié)構(gòu)多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型，通過知識學(xué)習(xí)與推理，提高了多主體系統(tǒng)的整體運行效率和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測準(zhǔn)確度，搭建了大型鋁材壁板結(jié)構(gòu)BDIKRI多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)，驗證了體系結(jié)構(gòu)模型的正確性。⑵針對大型鋁材壁板結(jié)構(gòu)BDIKRI多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)中異質(zhì)主體間的通信難題，研究了基于KQML和Ontology的主體通信體系結(jié)構(gòu)框架，結(jié)合結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域知識擴(kuò)展設(shè)計了KQML的通信原語，建立了面向多主體系統(tǒng)的分區(qū)域主動式黑板通信模型，有效解決了實際工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)異質(zhì)主體間信息交換與傳輸問題。⑶針對合同網(wǎng)協(xié)作模型面向大型復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)用時所帶來的協(xié)作效率低下問題，提出了改進(jìn)的基于熟人集的合同網(wǎng)協(xié)作方法及基于案例推理的協(xié)作機(jī)制，提升了復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部各主體的協(xié)作效率，使自身資源、能力受限的單個主體通過高效的協(xié)作完成復(fù)雜的健康監(jiān)測任務(wù)，并結(jié)合三種損傷的識別進(jìn)行了實驗驗證。⑷針對大型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的外部環(huán)境造成的診斷時變性、非線性和不確定性，建立了基于BDIKRI體系結(jié)構(gòu)模型的混合式多主體信息融合模型，有效減小了BDIKRI中數(shù)據(jù)監(jiān)測層的冗余數(shù)據(jù)，提高了多主體之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩瑢崿F(xiàn)了對各主體診斷結(jié)果的沖突消解，并對大型鋁材壁板結(jié)構(gòu)常見的三種損傷識別進(jìn)行了信息融合功能驗證。 

第一章 緒論

1.1 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測概念及研究內(nèi)容
1.1.1 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的概念及意義
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，社會經(jīng)濟(jì)得到不斷的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域都迎來了快速發(fā)展的高峰期，各種大型、復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)和設(shè)施不斷出現(xiàn)，如大型飛機(jī)、衛(wèi)星、空間站等航空航天飛行器結(jié)構(gòu)，超大型高樓大廈、超大跨橋梁、大型水利工程、大型海洋平臺結(jié)構(gòu)、隧道、油氣管道、核電站等重大土木工程結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)所采用的材料復(fù)雜，包括金屬和各種復(fù)合材料，特別是先進(jìn)的復(fù)合材料以其獨特的優(yōu)點在航空結(jié)構(gòu)中得到廣泛使用[1,2]。如波音公司的 B787[3]、空客公司的 A380[4]所采用的復(fù)合材料占機(jī)身結(jié)構(gòu)的 50%，有效降低自重的同時，也存在更多的失效模式，特別是沿著復(fù)合材料和金屬的界面連接處的模式-II 面內(nèi)剪切裂紋將成為主要失效模式，容易受到各種外來沖擊或材料疲勞等而產(chǎn)生不同程度的損傷[5,6]。
工程結(jié)構(gòu)的損傷一般包括突然損傷和積累損傷兩種[7]，突然損傷是指因地震、洪水、颶風(fēng)、爆炸等嚴(yán)重自然或人為災(zāi)害引起，積累損傷則一般是結(jié)構(gòu)在經(jīng)過長期使用后緩慢累積的損傷，具有緩慢積累的性質(zhì)。對于傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)，材料特性相對簡單，損傷類別主要有疲勞裂紋、腐蝕、緊固件失效、應(yīng)力腐蝕以及沖擊損傷等形式；對于復(fù)合材料，由于其性能的分散性較大，導(dǎo)致材料破壞與結(jié)構(gòu)失效的機(jī)理復(fù)雜，難以有效描述其損傷演化過程和斷裂行為，所以復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能及損傷模式要比金屬結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。復(fù)合材料層間脆弱，外部沖擊易造成內(nèi)部脫層、纖維斷裂等損傷，采用整體化制造時，接頭部位是薄弱環(huán)節(jié)，容易產(chǎn)生內(nèi)部損傷，內(nèi)部分層、脫粘等表面不可見損傷。工程結(jié)構(gòu)的各類損傷累積到一定程度，將影響其承載能力和耐久性，使抵抗自然災(zāi)害的能力下降，甚至引發(fā)各種災(zāi)難性的突發(fā)事故, 帶來重大的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，產(chǎn)生嚴(yán)重的社會影響。
近年來在航空航天領(lǐng)域，由于結(jié)構(gòu)損傷造成的各類事故頻發(fā)。2001 年美國航空公司一架空客 A300 在飛行過程中垂直尾翼和方向舵分離[8,9]，飛機(jī)墜落造成 260 人死亡。2005 年加拿大越洋航空空客 A310 從 Veradero 到 Quebec，方向舵斷裂，幸運的是，沒有造成人員傷亡。2009年法國航空 Flight 447 的墜落，垂直尾翼與機(jī)體分離，造成 228 人死亡[10]。2009 年美國西南航空公司 229 航班，一架波音 B737 在飛行過程中由于疲勞裂紋造成后機(jī)身頂部出現(xiàn)一個足球大小的孔洞，所幸沒有人員傷亡[11]。2011 年, 美國西南航空公司 812 航班，一架波音 B737 機(jī)身蒙皮的一小段突然裂口，有驚無險，沒有人員傷亡[12]。對 2001 年到 2012 年的這幾次飛行事故原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)脫膠、連接失效和疲勞裂紋是事故頻發(fā)的主要原因，如“哥倫比亞”號航天飛機(jī)事故原因為左機(jī)翼隔熱瓦受損，連接上下翼展面板的鋼緊固件出現(xiàn)沿晶斷裂的脆性斷口，高溫離子流從 RCC 面板內(nèi)側(cè)斷口縫隙穿過上下面板進(jìn)入，使航天飛機(jī)的溫度超過承受極限而導(dǎo)致破裂和爆炸。
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1.2 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
建設(shè)于二十世紀(jì)早期的一些重要工程結(jié)構(gòu)相繼達(dá)到設(shè)計壽命，甚至有不少超期服役，日益暴露出多層面、復(fù)雜化的安全隱患；一些新建的大型建筑結(jié)構(gòu)，也有不少缺乏有效的健康監(jiān)測手段，呈現(xiàn)出“重建不重養(yǎng)”的局面，給人民生命財產(chǎn)帶來威脅。由于這些大型結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)人工維護(hù)與保養(yǎng)難度大、成本高，鑒于健康監(jiān)測技術(shù)方面的優(yōu)勢，美國率先開展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)研究，隨后其他國家政府及研究機(jī)構(gòu)也不斷加大健康監(jiān)測技術(shù)方面的研究與應(yīng)用力度，并在航空航天、重大土木工程等領(lǐng)域逐步取得了不少成功的應(yīng)用范例。
航空航天領(lǐng)域的空天飛行器由于造價昂貴，且大量采用復(fù)合材料，對結(jié)構(gòu)的安全性要求非常高。美國空軍（USAF）針對 A-7E 的發(fā)動機(jī)布設(shè)了健康監(jiān)測系統(tǒng)[38]，使得 A-7E 因發(fā)動機(jī)故障引發(fā)的事故率減少 90%，維修工時率減少 66%，總的事故率降低 66%。軍方在 F/A-18E/F、V-22 的機(jī)翼結(jié)構(gòu)、發(fā)動機(jī)等不同部位布設(shè)了由 PZT 壓電傳感器及光纖應(yīng)變傳感器陣列等構(gòu)成的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，使飛機(jī)的健康診斷能力有大幅度提升[39,40]。在 F-22 Raptor 上配備了綜合監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，在 F-35 聯(lián)合打擊戰(zhàn)斗機(jī)（JSF）上配備了結(jié)構(gòu)預(yù)測與健康管理技術(shù)，傳感器主要選擇了應(yīng)變片，粘貼位置包括飛機(jī)機(jī)翼根部、水平尾翼及垂直尾翼各自的連接部位、機(jī)艙、機(jī)腹等部位，結(jié)合相關(guān)檢測電路及設(shè)備，如飛機(jī)上半部分的分模塊診斷及健康管理，飛機(jī)下半部分的便攜式維修輔助設(shè)備，遠(yuǎn)程維修管理設(shè)備以及自動測試設(shè)備(ATE)等，對結(jié)構(gòu)的載荷進(jìn)行在線監(jiān)測與維護(hù)[41]，同時機(jī)身頭部位置還布設(shè)了腐蝕傳感器以實現(xiàn)對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，另外還實現(xiàn)了對飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測與安全評估[42,43]。在 X-33[44]航天飛機(jī)貯液氫箱粘貼光纖光柵分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)以對燃料箱的應(yīng)力、溫度以及燃料滲漏進(jìn)行全方位監(jiān)測與診斷。Vichare 等[45]從機(jī)內(nèi)自測試(BIT)、故障識別與診斷以及結(jié)構(gòu)的累積損傷建模方法等對航空電子系統(tǒng)的故障進(jìn)行預(yù)測與管理。而對于老式的 AV-8B、F/A-18A/B、T-45、E-2C、F-14C/D 等飛行器，由于缺少健康監(jiān)測能力，自診斷能力就很差[46,47]。
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第二章 大型結(jié)構(gòu)多主體協(xié)作健康監(jiān)測系統(tǒng)理論模型研究

隨著計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，分布式人工智能的多 Agent 技術(shù)成為人們關(guān)注的一大熱點，將多主體技術(shù)與大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測相結(jié)合，將使系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。本章將主體和多主體技術(shù)應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測，結(jié)合大型結(jié)構(gòu)對健康監(jiān)測系統(tǒng)的要求，對監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)作深入分析與研究，研究復(fù)雜任務(wù)的分解與主體實現(xiàn)方法，在此基礎(chǔ)上，提出了大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)多 Agent 健康監(jiān)測系統(tǒng)的 BDIKRI 體系結(jié)構(gòu)模型，深入研究了監(jiān)測層、診斷層和輸出層各主體構(gòu)建方法，使系統(tǒng)能夠?qū)φ麄�結(jié)構(gòu)的全部區(qū)域的損傷情況進(jìn)行實時在線監(jiān)測，為后續(xù)各章的研究打下堅實基礎(chǔ)。
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2.1 智能主體理論模型研究
2.1.1 智能主體的概念及特性
智能 Agent 是人工智能領(lǐng)域的一個分支，是人工智能、面向?qū)ο蠹夹g(shù)及計算機(jī)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，并在電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)計算、故障診斷等很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。Agent 的中文譯法很多，如“代理”、“智能體”、“主體”、“艾真體”等，它可看成一個獨立替代人去完成某個特定任務(wù)的硬件或軟件實體。由于不同領(lǐng)域研究和關(guān)心的問題不同，對 Agent 的定義與理解也各有不同，但給出其能被人們普遍接受的統(tǒng)一和權(quán)威的定義還比較困難[138]。1986 年，Minsky[139]在《Society of Mind》中首次提出了 Agent 概念，認(rèn)為智能 Agent 是指社會中能夠通過相互合作來共同求解自身難以完成的復(fù)雜問題的個體；FIPA（Foundation for Intelligent Physical Agent）認(rèn)為 Agent 是駐留于環(huán)境中的硬件（如機(jī)器人）或軟件實體，能感知環(huán)境并能作用于環(huán)境；Russell[102]認(rèn)為“Agent 是任何能通過傳感器感知環(huán)境并通過執(zhí)行器對環(huán)境進(jìn)行動作的東西”；Wooldridge 和 Jennings[140]在 1995 年提出了目前大家普遍認(rèn)同的智能主體的弱定義與強(qiáng)定義，認(rèn)為智能 Agent 是指具備自主性、反應(yīng)性、社會性等特性的實體（弱定義），而強(qiáng)定義則指智能主體除了上述 Agent 所具有的的特性外，還具有移動性、理性、通信能力等特性的實體；Shoham[141]認(rèn)為 Agent 是指包含了知識(Knowledge)、信念(Belief)、承諾(Commitment)、愿望(Intention)和能力(Capability)等心智狀態(tài)(MentalStates)的實體。在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域，Agent 可以定義為能通過傳感器感知監(jiān)測對象并通過執(zhí)行器對待測對象產(chǎn)生作用、具有一定專業(yè)技能、可以自主完成特定任務(wù)并能與其他 Agent 協(xié)作的智能實體，這些實體可以是硬件實體如智能傳感器節(jié)點，也可以是軟件實體。
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第三章 大型結(jié)構(gòu)多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建.............. 58-77 
3.1 監(jiān)測對象的選取與多主體系統(tǒng)構(gòu)建................ 58-63 
3.1.1 監(jiān)測系統(tǒng)需求分析.............. 58-59 
3.1.2 任務(wù)分解與傳感器布置......................... 59-61 
3.1.3 大型結(jié)構(gòu)多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)................ 61-63 
3.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測層智能主體設(shè)計................ 63-71 
3.2.1 靜態(tài)載荷監(jiān)測智能主體設(shè)計.................. 63-65 
3.2.2 沖擊載荷監(jiān)測智能主體設(shè)計........................... 65-68 
3.2.3 結(jié)構(gòu)緊固件失效監(jiān)測智能主體設(shè)計..................... 68-70 
3.2.4 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感主體設(shè)計......................... 70-71 
3.3 系統(tǒng)其它智能主體設(shè)計.................. 71-75 
3.3.1 數(shù)據(jù)解釋層主體.............................. 71-72 
3.3.2 損傷診斷層主體 .........................72-73 
3.3.3 信息融合層主體 ..........................73-74 
3.3.4 中央?yún)f(xié)調(diào)管理主體..................... 74 
3.3.5 系統(tǒng)故障自診斷主體 .......................74-75 
3.3.6 輸入輸出層主體..................... 75 
3.4 大型鋁材壁板多主體結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng).............. 75-76 
3.5 本章小結(jié)................. 76-77 
第四章 大型結(jié)構(gòu)多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)協(xié)作技術(shù)研究 .............77-107 
4.1 多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)協(xié)作技術(shù)及面臨的問題 ..............77-81 
4.1.1 多主體協(xié)作技術(shù)及其研究內(nèi)容..................... 77-80 
4.1.2 大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)多主體協(xié)作面臨的主要問題............ 80-81 
4.2 大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)主體間通信機(jī)制................ 81-87 
4.2.1 多主體通信語言及通信原語擴(kuò)展.............. 81-84 
4.2.2 基于 KQML 和 Ontology 的主體通信體系結(jié)構(gòu) .............84-86 
4.2.3 基于黑板的主體通信機(jī)制...................... 86-87 
4.3 大型結(jié)構(gòu)多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)協(xié)作機(jī)制............... 87-97 
4.3.1 大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)多主體協(xié)作策略............... 87 
4.3.2 基于改進(jìn)的合同網(wǎng)的損傷監(jiān)測協(xié)作................ 87-90 
4.3.3 分區(qū)域主動式黑板協(xié)作機(jī)制................ 90-93 
4.3.4 基于案例推理的多主體協(xié)作................. 93-95 
4.3.5 本體設(shè)計與實現(xiàn).................... 95-97 
4.4 實驗研究...................... 97-106 
4.4.1 實驗驗證系統(tǒng)設(shè)計...................... 97-98 
4.4.2 知識庫及案例庫構(gòu)建.................... 98-100 
4.4.3 實驗及結(jié)果分析...................... 100-106 
4.5 本章小結(jié).......................... 106-107 

第五章 大型結(jié)構(gòu)多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)信息融合技術(shù)研究

航空航天飛行器、超大跨橋梁等大型布局常常事情在龐大多變的外部情況下，布局所受到的毀傷范例繁蕪，征兆各別，康健監(jiān)測歷程中收羅的傳感器數(shù)據(jù)既冗余又含有互補(bǔ)信息，還大概受到外間滋擾而帶來大的丈量偏差，使毀傷診斷具有較大的時變性、非線性、滯后性、龐大性、含糊性等特點。為了進(jìn)步布局康健監(jiān)測的結(jié)果，必要針對數(shù)據(jù)處置處罰、特性提取及綜合決議籌劃級的特點研究符合的信息融合要領(lǐng)[170]。本章在闡發(fā)了大型龐大布局康健監(jiān)測面對的逆境底子上，研究并闡發(fā)了數(shù)據(jù)級、特性級及決議籌劃級信息融合的特點，先容了差另外信息融合算法的原理，在此底子上提出了混淆式信息融合體系布局模子，針對差別條理數(shù)據(jù)特點研究并提出了相應(yīng)的信息融合算法，并在功效驗證體系上舉行了實行驗證。
5.1 面向大型結(jié)構(gòu)損傷識別的信息融合技術(shù)
5.1.1 大型結(jié)構(gòu)損傷識別面臨的困境
構(gòu)成工程結(jié)構(gòu)的材料多種多樣，可能產(chǎn)生的損傷也各不相同，損傷所體現(xiàn)出的征兆也不同，如金屬材料的疲勞裂紋以及連接件的螺釘失效等。隨著健康監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了很多損傷識別方法，這些方法共同之處是都要利用各種傳感器獲取結(jié)構(gòu)的損傷信息，再利用小波分析、HHT變換等信號處理算法得到反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)的損傷特征，，利用各種損傷診斷算法對結(jié)構(gòu)的損傷特征因子進(jìn)行處理，最終得到結(jié)構(gòu)的損傷類別、損傷位置、損傷程度等損傷信息，圖5.1為結(jié)構(gòu)損傷的一般識別流程。
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總結(jié)

實際工程結(jié)構(gòu)長期工作在惡劣的環(huán)境條件下，極易出現(xiàn)各種損傷，對這些結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)進(jìn)行安全監(jiān)測、評估與控制可以有效預(yù)防重大災(zāi)難的發(fā)生。目前國內(nèi)外專家學(xué)者從結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的不同角度做了大量的工作，在智能傳感器技術(shù)、先進(jìn)信號處理技術(shù)、多傳感器信息融合等方面都取得了許多理論與方法，并在一些尺寸較小的簡單結(jié)構(gòu)上得到了較好的驗證。但對于航空航天飛行器、超大跨橋梁等實際工程結(jié)構(gòu)，要獲得這些結(jié)構(gòu)完整的健康狀態(tài)，需要在結(jié)構(gòu)多個部位布置數(shù)目龐大的傳感器、驅(qū)動器及相應(yīng)的信號調(diào)理電路，健康監(jiān)測系統(tǒng)的復(fù)雜度與設(shè)計難度急劇增加，有許多技術(shù)難題亟待解決：如何將監(jiān)測系統(tǒng)復(fù)雜的任務(wù)分解為簡單的、易于實現(xiàn)的子系統(tǒng)，如何實現(xiàn)這些子系統(tǒng)之間高效的協(xié)調(diào)與協(xié)作，如何對傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效管理并從大量傳感器信息中提取出合適的損傷特征因子，如何融合不同損傷診斷算法的結(jié)果以得到結(jié)構(gòu)完整的健康狀態(tài)信息并對其進(jìn)行有效的安全評估等。本文針對大型航空結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測，研究了復(fù)雜任務(wù)的分解方法并建立了監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型，研究了多 Agent 協(xié)作機(jī)制與信息融合機(jī)制，研究了面向無線傳感網(wǎng)絡(luò)的移動 Agent 協(xié)作與信息融合機(jī)制和實現(xiàn)方法。本文主要的研究工作和創(chuàng)新性成果包括如下幾個方面：
⑴針對實際工程結(jié)構(gòu)體積龐大，健康監(jiān)測系統(tǒng)復(fù)雜的特點，研究了大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的任務(wù)分解理論及 BDI 多主體系統(tǒng)建模理論，結(jié)合專家知識與結(jié)構(gòu)分析案例，提出了基于BDIKRI 的分層次大型結(jié)構(gòu)多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型，通過知識學(xué)習(xí)與推理，提高了多主體系統(tǒng)的整體運行效率和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測準(zhǔn)確度，搭建了大型鋁材壁板結(jié)構(gòu) BDIKRI 多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)，驗證了體系結(jié)構(gòu)模型的正確性。
⑵針對大型鋁材壁板結(jié)構(gòu) BDIKRI 多主體健康監(jiān)測系統(tǒng)中異質(zhì)主體間的通信難題，研究了基于 KQML 和 Ontology 的主體通信體系結(jié)構(gòu)框架，結(jié)合結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域知識擴(kuò)展設(shè)計了KQML 的通信原語，建立了面向多主體系統(tǒng)的分區(qū)域主動式黑板通信模型，有效解決了實際工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)異質(zhì)主體間信息交換與傳輸問題。
⑶針對合同網(wǎng)協(xié)作模型面向大型復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)用時所帶來的協(xié)作效率低下問題，提出了改進(jìn)的基于熟人集的合同網(wǎng)協(xié)作方法及基于案例推理的協(xié)作機(jī)制，提升了復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部各主體的協(xié)作效率，使自身資源、能力受限的單個主體通過高效的協(xié)作完成復(fù)雜的健康監(jiān)測任務(wù)，并結(jié)合三種損傷的識別進(jìn)行了實驗驗證，結(jié)果表明所提出的通信機(jī)制與協(xié)作機(jī)制能較好地完成系統(tǒng)不同主體的協(xié)作需求。
⑷針對大型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的外部環(huán)境造成的診斷時變性、非線性和不確定性，建立了基于BDIKRI 體系結(jié)構(gòu)模型的混合式多主體信息融合模型，有效減小了 BDIKRI 中數(shù)據(jù)監(jiān)測層的冗余數(shù)據(jù)，提高了多主體之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)男�，實現(xiàn)了對各主體診斷結(jié)果的沖突消解，并對大型鋁材壁板結(jié)構(gòu)常見的三種損傷識別進(jìn)行了信息融合功能驗證，實驗結(jié)果表明所提出的混合式多主體信息融合模型能夠有效提高系統(tǒng)的工作效率，減少系統(tǒng)冗余信息的傳輸，提高損傷識別的準(zhǔn)確性。
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參考文獻(xiàn)（略）