本文關(guān)鍵詞：面向CPS的虛擬生產(chǎn)線建模與調(diào)度研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,信息物理融合系統(tǒng)(CPS,Cyber-Physical System)已成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界與科技界研究開發(fā)的重要方向。它通過計(jì)算技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作,實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時感知、動態(tài)控制和信息服務(wù)。CPS實(shí)現(xiàn)計(jì)算、通信與物理系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì),可使系統(tǒng)更加可靠、高效、實(shí)時協(xié)同,具有重要而廣泛的應(yīng)用前景。本文以軍隊(duì)某研究院武器生產(chǎn)線“機(jī)器人換人”技術(shù)研究項(xiàng)目為背景,開展了面向CPS的虛擬生產(chǎn)線建模與調(diào)度研究。論文首先論述了CPS的運(yùn)行方式及其在智能生產(chǎn)線中的應(yīng)用前景,提出了面向CPS的智能生產(chǎn)線系統(tǒng)框架,旨在實(shí)現(xiàn)“基于仿真的規(guī)劃與控制”,促進(jìn)生產(chǎn)過程中的實(shí)時監(jiān)測與在線控制,并給出了面向CPS的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),接著分析了涉及的關(guān)鍵技術(shù),為全文研究奠定基礎(chǔ)。研究了虛擬環(huán)境建模,采用零部件三維參數(shù)化方法構(gòu)建模型,基于此論述了虛擬樣機(jī)的開發(fā)方法,實(shí)現(xiàn)了虛擬樣機(jī)的構(gòu)建,并分析測試了樣機(jī)的特征參數(shù),仿真結(jié)果驗(yàn)證了虛擬樣機(jī)的可用性。研究了含機(jī)器人單元的生產(chǎn)調(diào)度問題,首先建立了機(jī)器人單元調(diào)度的數(shù)學(xué)模型,并提出一種基于生產(chǎn)工序的庫所時延Petri網(wǎng)(PTPN)進(jìn)行系統(tǒng)分析,對系統(tǒng)的阻塞、饑餓、死鎖等特性進(jìn)行了闡述。基于此,采用遺傳算法對機(jī)器人的搬運(yùn)工序進(jìn)行優(yōu)化,并重新設(shè)計(jì)了遺傳算法,將鄰域搜索應(yīng)用于遺傳算法的交叉及變異過程,使得子代朝著最優(yōu)解方向收斂,優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度,通過對算法仿真、分析,驗(yàn)證了算法的有效性。在上述研究的基礎(chǔ)上,本文實(shí)現(xiàn)了一個虛擬環(huán)境與實(shí)物機(jī)器人協(xié)同仿真原型系統(tǒng)。首先確定了原型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,再開發(fā)了其功能模塊,最后結(jié)合虛擬環(huán)境及實(shí)物機(jī)器人協(xié)同仿真進(jìn)行了分析論證,并以項(xiàng)目單位的對接平臺為應(yīng)用實(shí)例,驗(yàn)證了本文研究內(nèi)容的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：CPS 仿真規(guī)劃與控制 虛擬生產(chǎn)線 機(jī)器人單元調(diào)度 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242;TP202
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 CPS國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 虛擬生產(chǎn)線國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 機(jī)器人單元調(diào)度國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文研究內(nèi)容及體系結(jié)構(gòu)12-14
• 1.3.1 本文研究內(nèi)容12
• 1.3.2 本文體系結(jié)構(gòu)12-14
• 第2章 面向CPS的智能生產(chǎn)線體系結(jié)構(gòu)研究14-22
• 2.1 面向CPS的智能生產(chǎn)線系統(tǒng)框架14-18
• 2.1.1 CPS的運(yùn)行方式14-15
• 2.1.2 CPS在智能生產(chǎn)線中的應(yīng)用前景15-16
• 2.1.3 面向CPS的智能生產(chǎn)線系統(tǒng)框架16-18
• 2.2 面向CPS的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)18-20
• 2.3 面向CPS的虛擬生產(chǎn)線建模與調(diào)度技術(shù)研究20-21
• 2.3.1 仿真規(guī)劃技術(shù)20-21
• 2.3.2 調(diào)度與控制技術(shù)21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 虛擬生產(chǎn)線設(shè)計(jì)22-34
• 3.1 生產(chǎn)線布局設(shè)計(jì)22-24
• 3.1.1 布局分析22-23
• 3.1.2 布局設(shè)計(jì)23-24
• 3.2 虛擬生產(chǎn)線建模24-33
• 3.2.1 幾何建模24
• 3.2.2 虛擬樣機(jī)建模24-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第4章 機(jī)器人單元生產(chǎn)調(diào)度研究34-48
• 4.1 機(jī)器人單元調(diào)度問題研究34-38
• 4.1.1 作業(yè)車間調(diào)度問題描述34
• 4.1.2 機(jī)器人單元調(diào)度特點(diǎn)分析34-37
• 4.1.3 調(diào)度策略研究37-38
• 4.2 基于Petri網(wǎng)的遺傳調(diào)度算法38-46
• 4.2.1 虛擬生產(chǎn)線分析38-40
• 4.2.2 PTPN模型的調(diào)度問題分析40-41
• 4.2.3 基于PTPN模型的遺傳算法設(shè)計(jì)41-46
• 4.3 生產(chǎn)線仿真及分析46-47
• 4.3.1 EM-Plant建模46-47
• 4.3.2 仿真及結(jié)果分析47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第5章 原型系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用48-61
• 5.1 原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案48
• 5.2 原型系統(tǒng)組成48-51
• 5.2.1 系統(tǒng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)48-49
• 5.2.2 硬件組成49-50
• 5.2.3 軟件配置50
• 5.2.4 開發(fā)流程50-51
• 5.3 原型系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)51-54
• 5.3.1 規(guī)劃功能52
• 5.3.2 控制功能52-53
• 5.3.3 仿真功能53-54
• 5.3.4 底層通信54
• 5.4 原型系統(tǒng)應(yīng)用與分析54-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 全文總結(jié)61-62
• 6.2 后續(xù)工作展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-67
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果67

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1 ;2001恩格爾伯格機(jī)器人獎頒布[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2001年05期

2 ;神奇的機(jī)器人世界[J];機(jī)電新產(chǎn)品導(dǎo)報(bào);2001年Z5期

3 宋樹藩;采用機(jī)器人的有效自動化[J];世界制造技術(shù)與裝備市場;2001年06期

4 ;創(chuàng)造出色的機(jī)器人[J];個人電腦;2003年04期

5 ;危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人——人類的好幫手——訪國家863機(jī)器人技術(shù)主題專家組專家戴先中教授[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年03期

6 小才;;機(jī)器人時代[J];電腦愛好者;2006年13期

7 宋海宏;;機(jī)器人技術(shù)展望[J];山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào);2006年04期

8 董煬斌;蔣靜坪;何衍;;一種基于雙令牌的多機(jī)器人協(xié)作策略研究[J];計(jì)算機(jī)工程;2007年12期

9 王國奎;劉彥波;;草方格鋪設(shè)機(jī)器人綜合、高效控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];科技咨詢導(dǎo)報(bào);2007年20期

10 陳秀珍;潘拓;;21世紀(jì)初機(jī)器人技術(shù)的走向[J];中國設(shè)備工程;2007年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊朝虹;張海珠;;機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[A];先進(jìn)制造技術(shù)論壇暨第五屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)交流會論文集[C];2006年

2 王明輝;王楠;李斌;;面向?yàn)?zāi)難救援的機(jī)器人控制站系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];中國儀器儀表學(xué)會第十二屆青年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

3 郭戈;王燕;王偉;;一種多機(jī)器人協(xié)作方法[A];第二十屆中國控制會議論文集（下）[C];2001年

4 崔世鋼;邴志剛;彭商賢;王玉東;;基于遠(yuǎn)程腦概念的服務(wù)機(jī)器人開發(fā)平臺的設(shè)計(jì)與研究[A];先進(jìn)制造技術(shù)論壇暨第二屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)交流會論文集[C];2003年

5 楊瑩;丁X;許侃;;國際機(jī)器人科學(xué)知識前沿演化的可視化分析[A];科學(xué)學(xué)理論與科學(xué)計(jì)量學(xué)探索——全國科學(xué)技術(shù)學(xué)暨科學(xué)學(xué)理論與學(xué)科建設(shè)2008年聯(lián)合年會論文集[C];2008年

6 唐矯燕;趙群飛;黃杰;楊汝清;;基于兩足步行椅機(jī)器人的人在環(huán)中的助殘機(jī)器人控制系統(tǒng)[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

7 薛頌東;曾建潮;杜靜;;具運(yùn)動學(xué)特性約束的群機(jī)器人目標(biāo)搜索[A];2009中國控制與決策會議論文集（2）[C];2009年

8 張國偉;李斌;龔海里;王聰;鄭懷兵;;廢墟洞穴搜救機(jī)器人控制軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];中國儀器儀表學(xué)會第十二屆青年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

9 崔世鋼;方景林;劉嘉q;彭商賢;邴志剛;;服務(wù)機(jī)器人開發(fā)中測控問題的研究[A];中國儀器儀表學(xué)會第五屆青年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

10 吳國盛;李云霞;李驪;;一種基于極坐標(biāo)系下的機(jī)器人動態(tài)避碰算法[A];2006中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

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1 冬冬;看看自動化機(jī)器人在包裝業(yè)中能起多大作用[N];中國包裝報(bào);2005年

2 莽九晨　周之然;有感“機(jī)器人道德法”[N];人民日報(bào);2007年

3 記者 陳琳;機(jī)器人總動員[N];第一財(cái)經(jīng)日報(bào);2010年

4 記者 孫亞斐;千余支隊(duì)伍攜機(jī)器人亮相金城[N];蘭州日報(bào);2011年

5 崔鑫;機(jī)器人也能和您一起下廚[N];北京科技報(bào);2012年

6 特約記者 楊保國;中國科大“藍(lán)鷹”稱雄機(jī)器人世界杯[N];大眾科技報(bào);2007年

7 本報(bào)記者　 陳淑娟;機(jī)器人走近生活[N];計(jì)算機(jī)世界;2006年

8 虎虎;科學(xué)好玩（三）[N];四川科技報(bào);2007年

9 孫潛彤;新松公司：在機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域顯身手[N];經(jīng)濟(jì)日報(bào);2008年

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