FMS可视化建模、仿真和验证的集成设计方法

本文提出了一种运用面向对象的建模语言“统一建模语言(UML)”和SPIN(PROMELA模型)来对柔性制造系统进行建模和验证的方法。运用UML中的类图来表示FMS中对象之间的静态关系,运用状态图来描述系统的动态行为。然后将UML的模型自动转化为PORMELA模型,运用模型检查工具SPIN来对此模型进行检查,以验证模型的正确性。此方法可以描述和检查系统的性质,从建模,仿真一直到模型检查,提供对FMS的全面系统的设计,并可被用来设计可靠的FMS控制软件。     

面向对象Petri网离散制造系统生产调度建模研究

将面向对象技术与Petri网结合作为建模工具,针对离散制造业的研究现状及其生产调度特点,进行离散制造系统生产调度建模;选用满足交货期的成本最低原则作为调度目标,运用最优化方法进行目标优化.通过对FMS的建模及目标优化,证明利用该方法建模能准确反映生产调度的加工路径及其资源约束,将复杂系统高度抽象,模型易于扩展.     

基于Petri网模型的柔性制造系统优化调度

柔性制造系统（flexible manufacturing system, FMS）调度问题属于NP难题, 针对该问题利用赋时库所Petri网（timed place Petri net, TPPN）对FMS进行建模, 在此基础上, 提出了利用改进的嵌套分区（nested partitions, NP）算法对建立的TPPN模型进行优化调度. 采用来自半导体制造的末端测试系统 数据做数值试验, 结果表明, 基于TPPN模型的改进嵌套分区优化调度算法较其它常用算法具有更 好的平衡指数, 可有效降低最大完工时间.     

基于实际生产过程的FMS多任务可靠性仿真用户界面的实现

仿真方法是分析FMS可靠性的一种十分有效的方法和工具,可用于系统发展的不同阶段.由于受仿真语言、建模工作者、应用环境等限制,仿真方法在FMS可靠性研究中难以得到广泛的应用.本文首先简要介绍基于实际生产过程的FMS多任务可靠性仿真方法;然后,采用面向对象的思想和编程方法,建模仿真并实现了基于实际生产过程的FMS多任务可靠性仿真的用户界面.该用户界面具有建模方便、易学,修改模型快捷,界面友好,工作量少,生成的源程序可靠等优点.它为FMS的可靠性仿真提供了一条从模型到仿真源程序方便转换的捷径,对仿真方法在FMS可靠性研究中的广泛应用起了推动作用.该用户界面已应用于北京和长春FMS试验中心.     

FMS动态仿真建模研究

基于现代设计方法的特点提出了一种面向FMS的动态仿真建模方法,并以此为核心结合面向对象及智能体等先进技术构造了FMS系统仿真的动态建模框架,同时论述了动态模型的建模机制、解决方案及关键技术,最后给出了一个面向FMS动态仿真建模的仿真环境。     

一种支持自主任务规划调度的航天器系统建模方法

在对航天器系统建模方法和任务规划域建模方法全面分析的基础上,提出了一种支持自主任务规划调度的航天器系统建模方法.然后,通过对完成自主交会对接的追踪航天器系统实例建模详细说明了该方法.最后在搭建的验证环境中,对构建的可执行航天器系统模型和基于该模型实现的自主任务规划调度系统进行了多次不同想定的仿真推演.验证结果说明:该方法不仅能够满足航天器自主任务规划调度的需求,而且具有很好的可重用性和可扩展性.     

一种验证数控系统软件安全可靠性的建模方法

作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC(数字控制)系统在运行中需要满足可靠性和安全性。因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题。基于此给出一个新的建模方法TTM/ATRTTL(时间转化模型/全时轴实时时态逻辑)来描述和验证CNC系统。TTM/ATRTTL提供了一整套方法用于描述CNC系统建模的硬实时特性和反馈特性,也提供了一个包括一整套验证规则和定理的验证模型并且应用工具STeP和SF2STeP来实现之。这个验证模型可以用于对TTM/ATRTTL表达的系统的可靠性,安全性进行验证。使用该建模和验证方法可以对OAC(开放式体系结构CNC)系统进行分析和验证,并设计出OAC的逻辑控制器,该控制器是OAC系统的核心部分。验证结果表明,该形式化建模与验证方法可以有效地对CNC系统进行分析和建模。在此基础上,可以开发出能够保证系统可靠性和安全性的CNC系统软件。     

相控阵雷达自适应调度的仿真方法研究

综合考虑时间、能量、计算机资源以及雷达硬件等约束条件,研究了自适应调度的仿真实现方法.以调度间隔为基础,运用合理优先级设定和时间窗方法达到对时间的充分利用;将其他约束条件建模为递归形式,通过对约束条件的周期性检验调整调度安排,获得满足要求的雷达事件执行序列.给出了算法具体的实现步骤,仿真结果表明该方法可以完成对各项雷达申请事件的合理调度,保证较高的成功被调度率和时间利用率.     

任务/资源图模型的任务调度与资源访问仿真分析(Ⅱ)-"爱国者"拦截作战目标过程实例分析

任务/资源图仿真建模方法由于包含丰富的时间属性而非常有利于分析复杂离散实时系统，通过一个仿真实例来分析任务/资源图模型的任务调度和资源访问。首先利用任务资源图模型对“爱国者”防空导弹拦截作战目标过程进行了仿真建模，然后利用RM任务调度方法和PCP资源访问控制协议对该系统进行了可调度性分析，包括单节点调度、多节点调度和端对端调度分析。复杂系统任务执行过程中会出现各种抢占、挂起、资源冲突情况，尤其是对于最坏情况下的任务调度和资源使用情况，通过仿真分析验证了对这些复杂情况的时间序列属性。可调度性分析和仿真分析结果表明任务/资源图模型是一种强有力的复杂离散实时系统分析仿真方法。     

基于颜色Petri网的多agent动态调度建模与分析

多agent系统是一个典型的分布式系统,其任务调度策略的性能对于整个系统的性能有重要的影响。调度策略研究领域中一个重要问题是如何动态可视化地呈现调度过程。颜色Petri网结合了Petri网和高级程序语言的优点,拥有严格的数学理论基础,能够对分布式系统进行图形化的模拟。提出了一种基于层次颜色Petri网的多agent调度过程建模方法,该方法对多agent任务处理的全过程进行了建模,模型中通过不同角色的agent对任务进行动态分解和调度,利用Petri网仿真工具,能够在调度过程中考察所提出的调度策略与已有调度策略相比所具有的优点,而且通过对调度简化模型的状态空间进行分析,证明了调度策略的正确性和合理性。目前这种基于Petri网的形式化的可视仿真方法和模型评价方法是其它验证方法难以实现的。     

基于自适应遗传算法的渠系优化配水模型研究

针对现有的建立在假定下级渠道配水流量相等基础上的渠道优化配水模型与绝大多数渠系实际配水要求不相符合等问题,研究了下级渠道流量不等时的渠系优化配水模型及其求解方法,并通过实例对基于自适应遗传算法和基本遗传算法的模型求解方法进行了比较。结果表明,与传统方法编制的配水方案相比,提出的模型和算法确定的渠系优化配水方案斗渠配水时间搭配合理、支渠配水流量均匀,符合优化配水原则;利用自适应遗传算法求解模型,能在进化过程中按个体优劣和群体分散程度自动调整遗传控制参数,可显著加快收敛速度和提高计算稳定性,具有较高的工程应用价值。     

柔性制造系统任务成功性模型

本文针对ＦＭＳ在完成任务过程中，系统或系统的某些单元发生了不超过规定时间内修复且不影响任务完成的故障情况，给出任务成功性的定义，典型情况的任务成功度模型和ＦＭＳ多任务成功性模型。本文作者所提的ＦＭＳ任务成功性模型已应用于北京和长春ＦＭＳ试验中心，为合理评估两个中心的广义可靠性提供了理论依据。     

切换式规则调度系统的建模与仿真

以生产调度问题为背景，研究切换式规则调度系统的建模与仿真问题．在分析规则与性能指标关系的基础上，文中首先提出了一般切换式规则调度系统的概念；接着借鉴混合动态系统的分层建模机制，详细讨论了一般切换式规则调度系统的建模框架和方法；然后结合实例给出一个具体的模型，并基于该模型进行计算机仿真，得到一些直观的结论．     

模糊生产系统中的Flexible Job-Shop调度模型

引入柔性生产系统下的调度过程中存在的不确定性问题，接着对存在模糊处理时间和模糊操作间隔的柔性工作车间调度问题进行描述，并给出基于模糊逻辑和遗传优化的调度模型，最后通过实例验证模型的有效性。     

基于AMPL的多成像卫星任务调度与规划

成像卫星调度问题是利用在太空中运行的多个对地观测卫星,根据用户的需要,最大限度利用卫星系统的资源实现对地面目标进行观测。该系统涉及多个成像卫星的调度和规划,因此一直以来都是一个富有挑战性的课题。在分析成像卫星工作原理和调度任务约束条件的基础上,首先建立了一个满足多卫星、多监测目标的混合线性模型,并对模型的合理性加以论证。其次,采用一种数学建模语言(a mathematical programming language,AMPL)解决该调度问题的新方法以应对目前约束规划问题求解方法多样、求解性能差异大的问题,并对从卫星工具包上得到的数据进行实验。该建模语言可以根据模型种类,智能调用各类综合多种成熟算法的解法器。实验结果显示,相对于常用求解算法,该方法更加有效地解决了中短期卫星的调度问题。     

增量模型控制压力恒定的多源供水实时调度

针对多水源供水管网系统参数多及变量间存在耦合,难以实现合理实时调度而导致水压多变等问题,提出一种基于增量模型控制压力恒定的多源供水管网系统优化调度策略. 依据用户流量参数预测建立增量模型,以分界监控点压力参数恒定为目标函数推导多水源调度策略,并调节机泵输出压力,机泵启停状态及变频机泵转速为优化决策变量. 鉴于供水系统模型的非线性和混合变量的耦合性,采用蚁群算法进行优化,引进扰动因子并修正搜索转移步长和动态挥发系数来提高全局寻优能力. 算例仿真表明,该模型和方法可快速找到优化调度的最优解,跟踪流量变化和保持监测控制节点实时压力恒定的效果好,为多水源的实时协调调度提供了好的基础.     

基于事件驱动的Job Shop仿真调度系统

解析模型通常难以适用于ＦＭＳ调度中，本文提出了一种事件驱动的仿真模型，并结合滚动调度策略介绍了这种模型的仿真原理。在此仿真模型的基础上，研究了工件连续到达，且在加工过程中有机器件损坏和修复及工件到期时间可改变这样的动态环境下的ＪｏｐＳｈｏｐ调度问题。最后给出了仿真结果。