基于图形化编辑平台的炼钢连铸动态调度仿真系统

大型钢铁企业炼钢连铸生产工艺复杂、设备众多、生产过程存在随机因素和不确定性因素,因此,充分发挥经验丰富的调度专家在生产过程中的决策作用显得尤为重要.研究了炼钢连铸动态调度策略,在此基础上开发了基于图形化编辑平台的炼钢连铸动态调度仿真系统,综合集成了扰动设定、扰动发生、动态跟踪、扰动识别、人机交互和模型优化功能.利用在线数据,进行了离线仿真.仿真结果表明:该软件提供的图形化编辑集成平台可以实现对计划快速、有效的动态优化调度,同时为深入研究炼钢连铸动态调度方法提供了集成的实验平台.     

基于宽度柔性的连浇组批计划模型及算法

高效的利用连铸生产设备的能力是炼钢—连铸生产计划优化技术的主要目标。在描述了炼钢—连铸生产计划调度编制步骤的基础上,重点分析连铸计划编制中问题。针对未充分利用虚拟板坯区间宽度属性及炉次区间宽度因素,并同时考虑浇次中炉次间钢级限制、连浇规程、中间包使用寿命限制、浇铸宽度跳跃限制的条件,建立了连铸计划优化数学模型。根据模型的特点,以蚁群优化算法为基础,设计了双层蚁群优化求解算法,并采用实际生产数据对模型及算法的有效性进行了验证。     

反向仿真以及在JIT生产调度中的应用

提出反向仿真的思想,解决准时制(JIT)生产企业的生产调度问题.反向仿真将优化算法和仿真验证融合在一起,能够较好地克服反向调度和前向仿真的缺点,直接获得较好的调度计划.最后以炼钢连铸生产调度为例,介绍反向仿真的实现方法.结果表明,该方法是一种解决JIT生产调度的新思路.     

柔性炼钢连铸仿真调度系统及其关键技术

针对炼钢连铸系统，提供了一种较为通用的仿真调度系统设计方案，并讨论其中的关键技术，如提供图形化组态平台，运用反向调度实现出钢计划粗调度，正向仿真解决机器冲突，并在调度中考虑了运输时间，最后，运用该系统对一个实际生产系统进行仿真调度决策，结果令人满意。     

炼钢-连铸生产优化重调度方法

炼钢-连铸生产过程中存在扰动,致使很多时候生产不能按原调度计划进行,需要进行重调度.重调度时存在正在生产的炉次计划,因此重调度问题比静态调度问题更具有复杂性.将具有相同精炼重数的炼钢-连铸生产重调度问题归结为一个复杂的混合Flow Shop调度问题,考实际生产约束,以最小化最大完成时间为目标建立了重调度模型,采用了启发式规则和遗传算法相结合的优化方法求解.利用实际生产数据对重调度方法进行了验证和分析,结果显示了重调度方法的有效性.     

可视化仿真的私有云框架研究

针对云计算与可视化仿真如何结合的问题,提出了一种通用于可视化仿真的私有云框架：由Intranet组成的私有云网络拓扑;由云授权、计算、可视化组成的交互模型;由基础设施层、仿真平台层、可视化仿真应用层组成的开放式平台;由VPN、组播通信、流媒体播放、网络规划组成的详细设计。进一步解决了多租户技术、资源调度、海量数据处理、大规模消息通信、大规模分布式存储等关键技术,设计了具有服务模式的仿真平台层组件,为基于云框架的可视化仿真奠定了技术基础。     

自动化生产线柔性制造过程优化决策仿真平台

为了仿真柔性生产过程以验证理论计算分析的正确性和发现生产过程中的其他重要优化决策要素,设计开发了面向自动化生产线柔性制造过程的优化决策仿真平台。构建了仿真平台框架,包括企业生产层、优化决策层、数据资源层、功能模块层等四个层次。在此基础上,详细阐述了功能模块层的生产布局模块、运行配置模块、运行仿真模块的功能实现,以及优化决策模块对内外部算法连接和静动态产线研究的支持。运用平台仿真江苏省常州市某高端装备制造企业汽车关键零部件的生产过程,阐释其应用过程。     

热轧批量计划编制模型及其算法

针对钢铁企业生产调度中的热轧生产批量计划编制问题,建立了以提高平均单元计划轧制长度和热装比为目标的数学模型,在实际生产中两个优化目标具有不同的优先级。提出了一种两阶段变邻域搜索算法,该算法按照先优化平均单元计划轧制长度后优化热装比的顺序求解该问题。基于生产实际数据的仿真试验表明了所提出的模型和算法的有效性。     

一种通用的层次化人群疏散仿真框架

为建立一个具备高扩展性的人群疏散仿真可视化统一平台,对不同人群疏散模型进行动态环境下的人群仿真,探讨了人群仿真系统的拓展性问题。通过分析并改进现有仿真框架Menge,在其基础上设计了环境层、战略层、战术层、操作层和可视化层相结合的层次结构,并在各层次设计了拓展接口,以用户自定义的形式添加不同模块来实现各层次具体功能拓展。该仿真框架可以有效支持用户设计并实现各种人群疏散仿真实验,对比较不同人群疏散仿真模型的差异具有重要作用。     

炼钢炉次计划仿真系统的设计与实现

炼钢炉次计划对于钢铁企业生产计划的编制起着承上启下的重要作用.针对炉次计划问题多目标、多约束的复杂特点,建立了整数规划模型,提出了基于现场计划编制人员经验规则的多阶段启发式算法对其进行求解,并以该模型和算法为核心开发了炼钢炉次计划仿真系统,讨论了其的结构与功能.利用生产现场的实际数据,对系统进行了离线仿真,并计算了炉次计划结果的评价指标.仿真结果表明:该模型及算法可以快速、高效的编制炉次计划;该仿真系统为炉次计划模型及求解算法的研究提供了仿真实验平台,并为进一步在实际工程中的应用奠定了一定的基础.     

数字化工厂敏捷维修仿真平台

敏捷维修是后勤保障领域的新概念，对其进行的研究需要一个统一的仿真平台。首先分析了在数字化工厂虚拟环境下建立敏捷维修仿真平台的基本原则、方法和可行性，提出一个双层结构的仿真平台及其总律设计方案，并详细介绍了其具体实现方式。最后，展示了一个数字化工厂环境下的敏捷维修平台的实例，分别以商用优化包及自主二次开发两种方式对它的优化控制层进行了实现，提出了其工作流程。生产前此平台可以对生产中可能遇到的各种分布的随机故障进行模拟，对维修资源进行优化：从而在实际生产中敏捷地开展各项维修活动，减少平均修复时间，提高生产效率；同时它又可与实际生产中采集到的状态数据相结合，从而转化成一个实际的敏捷维修系统。     

模具仿真网格及其在优化设计上应用

建立了一个面向优化设计应用的模具仿真网格平台.把该平台划分为仿真网格资源层、基础支持工具层、优化模型资源调度层和仿真网格应用层四个层次,并介绍了各层的主要功能和相关实现技术.基于该平台,发展了一个优化设计网格计算方法,以利用网格环境中充足的仿真资源,协同解决复杂的注塑模优化问题.并利用该算法,对收款机上壳浇口位置进行了优化设计.结果显示:所建立的仿真网格平台能够满足优化设计的需要;所开发的网格算法合理、高效.     

智能无人潜水器半实物仿真平台设计

为了验证无人潜水器系统的软件逻辑及智能控制系统的硬件体系、数据接口和可靠性,通过对其体系结构中的决策层进行实物仿真,对感知层和行为层进行功能性虚拟仿真来构建半实物仿真平台。详细阐述了该平台的硬件和软件体系结构,对虚拟仿真中的运动仿真、传感器仿真以及实物仿真中智能控制系统的设计做出了说明,进行了自主避障仿真试验和远距离航行仿真试验,该半实物仿真平台对实际海试具有重要的参考价值。

Abstract：

To verify the system software logic of a newly designed autonomous underwater vehicle and the hardware architecture,data interface and reliability of the intelligent control system,the semi physical simulation platform was established by combining physical simulation of decision layer with virtual simulation of perception and behavior layer.The hardware and software architecture of the simulation platform were explained in detail.The virtual simulations of motion,sensors and physical simulation of intelligent control system were described.Finally,the obstacle avoidance simulation and long voyage simulation tests were conducted,and the platform is important for the success of sea experiments.     

城市固废焚烧过程的回路控制半实物仿真平台

为精确模拟和实现城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程的多入多出(multiple input multiple output,MIMO)回路控制,面向实际工业过程开发了由真实设备层和虚拟对象层组成的分布式半实物仿真实验平台。结合对MSWI工艺流程机理模型的定性描述,建立了数据驱动的面向回路控制的虚拟过程对象模型,依据回路控制需求设计了该平台的各软件子系统,以及相互间的协同运行模式,搭建了平台硬件和开发了平台软件,并采用工业实际数据进行实验验证。结果表明：该平台为MSWI过程的智能建模与控制算法的进一步研究提供了可靠的工程化验证环境。     

面向中小型碎片的卫星自主观驱规划仿真研究

针对目前地基探测系统无法对中小型碎片清晰成像的问题,提出了一种面向中小型碎片的卫星自主光学观测与驱离规划仿真方法。该仿真方法采用C++、QT、STK(satellite tool kit)进行联合设计,主要包含批量碎片生成模块、光学观测模块、碎片与卫星交会模块和自主驱离规划模块,可有效实现海量碎片数据的筛选,以及自主观测与驱离任务下的卫星姿态与驱离载荷的开关机时间的时序规划。最后,通过space-track网站和在卫星轨道周围批量生成碎片作为输入条件,有效验证了该仿真方法的可行性。     

面向过程建模的选矿生产计划调度仿真系统

选矿生产作为钢铁企业生产的重要原料保障,其生产过程连续、原料处理量大、各个工艺环节及管理环节相互关联制约,导致选矿生产计划调度的各种智能优化方法在工程实际应用与验证中具有一定的风险和难度。针对上述问题,提出了基于PM(Production Modeler)的过程建模方法,建立面向UML对象和PM过程的可视化生产流程与智能优化方法相结合的选矿生产计划调度仿真系统平台,开发了相应的软件,为快速研究开发选矿生产计划调度方法提供有效的集成化仿真测试环境,系统具有较好的重用性和扩展性。     

铁水调度仿真系统的设计与实现

现代钢铁企业中,铁水物流过程工艺复杂、设备众多,对铁水调度进行研究具有重要的理论意义及实际应用价值。在对铁水物流过程及铁水调度问题进行描述的基础上,提出了铁水调度的仿真策略,开发了基于可视化的图形化编辑器平台的铁水调度仿真系统,介绍了仿真系统的总体框架,应用离散事件仿真方法对铁水物流过程进行了仿真,并对扰动事件的模拟与识别模型、扰动的动态调整方法进行了研究。描述了仿真系统的软件结构及功能。应用国内某大型钢铁企业生产现场的实际数据进行了仿真实验。仿真结果表明了所开发的铁水调度仿真系统的有效性,为深入研究铁水调度的智能优化算法提供了可视化的仿真实验平台,并为进一步在实际生产中应用奠定了基础。     

基于MAS和SHS智能港口交通流模拟系统的开发与应用

应用Multi-agent系统（MAS）理论和技术，构建和开发了基于MAS和船舶操纵模拟器（SHS）的智能港口交通流模拟系统，提出了比较实用的港口调度算法和船舶白动航行算法．将到港船舶．港口调度人员、泊位和航路定义为不同的agent，利用agent所具有的智能特性，通过船舶agent与港口调度agent、泊位agent、航路agent之间的交互进行问题求解。开发的系统应用到青岛前湾港区不同规划设计方案的论证研究中，仿真了规划水域的船舶交通流状况，给出了实验数据，并与运用排队论理论计算的结果进行比较和分析，为港口规划设计方案的评估论证提供了参考依据。     

一种通过互联网实现异地仿真的解决方案

为实现用IE调用远程的仿真资源并进行实验和研究,提出了采用客户层、应用服务层和数据层三层结构的解决方案,并为数据实时传输开发了基于SOCKET的通讯接口。与采用大型分布式网上仿真平台实现仿真资源异地使用相比,此架构简单实用,无需在本地搭建专业级的硬件和软件仿真环境,也无需将仿真模型源代码下载到本地,从而方便了技术交流与合作,使得仿真资源的使用更加便捷。所提方案在某钢厂连退张力仿真系统项目中得到实现。最后还对所提架构存在的问题进行了说明,提出了改进方案。     

虚实结合的多关节机器人开放式仿真系统研究

基于工业控制计算机、单片微处理器等硬件和OpenGL、VC 等软件,针对典型的五自由度多关节工业机器人构建出了一个虚拟现实和物理模型相结合的开放式通用仿真综合试验系统,给出了机器人三级控制系统体系结构和内部通信协议,建立了机器人运动学坐标系,推导出了相应的末端作用器位姿转换矩阵,可以完成机器人学中正向运动学、逆向运动学、路径规划以及动力学等方面的研究与设计。最后,将其成功应用于《工业机器人学》课程教学和智能型采棉机器人的研发过程中,发挥了重要的指导作用。