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机电控制系统拟实设计与仿真系统研究

机电控制系统拟实设计与仿真系统研究

作者：查靓武汉理工大学

学位级别：硕士

近20年的发展表明，纯粹以机构组成的机械正在消亡，代之以机电一体化集成系统构成的新型机械正在兴起，因此，作为反映生产的机械科学必须进行更新，采用新的机电一体化集成理论代替，这是机械科学面临的挑战，传统的纯机械专家和工程... 详细信息

近20年的发展表明，纯粹以机构组成的机械正在消亡，代之以机电一体化集成系统构成的新型机械正在兴起，因此，作为反映生产的机械科学必须进行更新，采用新的机电一体化集成理论代替，这是机械科学面临的挑战，传统的纯机械专家和工程师面临的挑战。机电控制系统是机械设备向机电一体化设备转换的重要因素，机电控制系统的设计水平在很大程度上制约着机电一体化技术的发展，目前，机电控制系统的设计基本上采用手工设计的方法，存在着“智能”自动化程度不高、对设计人员的设计经验要求高、控制软件复用性差等问题，尤其是在控制系统中，软件对硬件依赖性极强，往往不同的硬件编程语言差别较大，从而导致了控制系统开发成本高、研制周期长、设计人员负担重的现状。为此，本课题尝试进行对机电控制系统拟实设计与仿真系统的研究，模拟手工机电控制系统的设计过程，实现机电控制系统的设计从硬件选型、应用软件生成至系统运行仿真的自动化过程。用户只需在PC机上以自然语言或绘制控制流程图、填写表格的方式输入控制任务，然后在系统内部经过数据挖掘和知识发现分析得到可用控制要求信息，并自动引导推理求解过程进行硬件选型和生成相应的控制程序，最后利用仿真接口，自动将控制程序转化为现有的控制仿真软件的文件格式，并在控制仿真软件中，从而用户可以对生成的控制系统进行仿真，检查设计的正确性。为了后续的协作开发，系统采用了基于组件编程技术的系统架构，将开发工程划分为控制任务理解模块、控制系统生成模块、控制仿真模块3个各自独立的组件单独开发、编译、调试和测试，当所有的组件开发完成后，把它们组合在一起就可以得到完整的应用系统。其中控制任务理解模块借鉴了自然语言理解技术，实现从控制任务的自然描述到机器表示的映射;控制系统生成模块借鉴了组合化设计方法，实现对控制硬件的自动选型和控制软件的自动生成。基于上述思想，以Visual Basic为开发工具，以COM为组件标准，开发了面向PLC控制系统的拟实设计与仿真演示软件，并以对某机械手的设计为例，验证了本系统的可行性。

关键词： “机电控制系统” “自然语言理解” “组合化设计方法” “自动设计” “PLC”

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非稳态云制造服务过程资源异常管理方法

中国机械工程 2018年第10期29卷 1193-1200页

作者：董元发吴正佳杜轩查靓袁庆松三峡大学机械与动力学院宜昌443002

为降低云制造服务过程中由于云制造资源动态变化导致的服务不确定性,构建了非稳态云制造服务过程管理框架,定义了云制造服务与云制造资源之间的关联约束关系,对云制造资源异常事件进行分类定义并建立了单源、多源制造资源异常事件的传... 详细信息

为降低云制造服务过程中由于云制造资源动态变化导致的服务不确定性,构建了非稳态云制造服务过程管理框架,定义了云制造服务与云制造资源之间的关联约束关系,对云制造资源异常事件进行分类定义并建立了单源、多源制造资源异常事件的传播算法与响应机制,开发了非稳态云制造服务过程管控原型系统。在某钢琴制造企业样机试制云服务过程中进行了原型验证应用,结果表明,所提方法能够对影响服务时效的资源异常事件及时作出响应,具有较好的可行性。

关键词：非稳态云制造服务过程资源异常异常传播

基于启发式算法与仿真分析的混合流水线平衡优化

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组合机床与自动化加工技术 2013年第2期 14-18页

作者：查靓田行三峡大学机械与材料学院湖北宜昌443002

为快速求解混合流水线平衡问题,提出一种将启发式算法和仿真分析相结合的方法。首先将多产品的作业优先次序图转化为单一产品的综合作业优先次序图,然后利用基于关键路径的双向启发式算法求得初始平衡方案,接着根据混合流水线运行特点... 详细信息

为快速求解混合流水线平衡问题,提出一种将启发式算法和仿真分析相结合的方法。首先将多产品的作业优先次序图转化为单一产品的综合作业优先次序图,然后利用基于关键路径的双向启发式算法求得初始平衡方案,接着根据混合流水线运行特点建立仿真模型,通过仿真分析,辨识存在的问题并进行改进,得到优化平衡方案。最后通过一个案例验证了所提方法的有效性。

关键词：混合流水线平衡启发式算法仿真

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基于生命周期视角的绿色产品开发过程研究

科技进步与对策 2010年第13期27卷 17-20页

作者：徐学军张炜全查靓华南理工大学工商管理学院广东广州510640

在阐述绿色产品开发特征及其驱动力的基础上,提出基于生命周期视角的绿色产品开发过程目标与模式,总结了开发过程中的生命周期评估与设计的方法,并对传统产品开发与绿色产品开发进行了比较,最后利用实际案例阐述了上述理念。

关键词：绿色产品产品开发生命周期并行工程

元活动模型驱动的多领域制造资源粒层化服务封装与检索

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中国机械工程 2018年第12期29卷 1475-1484页

作者：董元发吴正佳杜轩查靓袁庆松三峡大学机械与动力学院宜昌433002 华威大学制造工程系

多领域制造资源的聚合与服务封装直接关系到云制造服务的可检索性与易用性,是实现制造能力共享的关键。针对因缺乏关键资源信息或制造活动过程特征,以及服务特征属性不确定性大等导致云服务信息粒度过粗、查准率低的问题,构建了以人、... 详细信息

多领域制造资源的聚合与服务封装直接关系到云制造服务的可检索性与易用性,是实现制造能力共享的关键。针对因缺乏关键资源信息或制造活动过程特征,以及服务特征属性不确定性大等导致云服务信息粒度过粗、查准率低的问题,构建了以人、机、料、法、环为核心要素的制造元活动模型以实现多领域资源颗粒的有效聚合,并基于商空间粒计算理论对资源簇的制造能力进行逐层封装,提出基于灰相似粗糙集的云制造服务粒层递归搜索算法以解决服务特征属性的不确定性问题,建立了一套元活动模型驱动的多领域制造资源粒层化服务封装与检索方法。通过某金属构件快速成形云服务的检索算例验证了所提方法的可行性。

关键词：多领域粒层化制造元活动模型云服务检索

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控制系统自动设计中的自然语言理解

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2003年第2期27卷 194-197页

作者：朱宏辉曾开来查靓陈定方武汉理工大学物流工程系武汉430063

实现自然语言的机器理解是控制系统自动设计成败的关键 .论文引入了利用自然语言理解技术实现人机交互的设想 ,提出一种基于分层结构的自然语言理解的黑板驱动模型 ,介绍语义的机器理解方法 ,并对匹配样本的选择与被匹配、黑板控制策略... 详细信息

实现自然语言的机器理解是控制系统自动设计成败的关键 .论文引入了利用自然语言理解技术实现人机交互的设想 ,提出一种基于分层结构的自然语言理解的黑板驱动模型 ,介绍语义的机器理解方法 ,并对匹配样本的选择与被匹配、黑板控制策略等关键技术的实现方法作了说明 .应用表明 ,这些方法可以有效提高控制系统自动设计的智能化和设计效率。

关键词：控制系统自动设计自然语言理解人机接口

一种求解柔性工作车间调度问题的混合遗传算法

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管理科学学报 2010年第11期13卷 49-54页

作者：宋莉波徐学军孙延明查靓华南理工大学工商管理学院广州510640

针对柔性工作车间调度问题(Flexible job-shop scheduling problem,FJSP),提出了一种基于混合遗传算法的求解方案,在初始种群中引入基于启发式规则生成的优良个体,并使用有效的交叉、变异算子避免不可行个体的产生,同时利用混沌序列的... 详细信息

针对柔性工作车间调度问题(Flexible job-shop scheduling problem,FJSP),提出了一种基于混合遗传算法的求解方案,在初始种群中引入基于启发式规则生成的优良个体,并使用有效的交叉、变异算子避免不可行个体的产生,同时利用混沌序列的随机性和遍历性特点,在遗传进化的过程中增加基于混沌序列的邻域搜索功能,以提高遗传算法的执行效率.通过仿真实验验证了该算法的可行性和有效性.

关键词：柔性工作车间调度问题混沌混沌序列遗传算法

层次生物地理算法求解设备维护与FJSP集成优化问题

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现代制造工程 2018年第6期 32-38,63页

作者：查靓金花吴正佳潘志成三峡大学机械与动力学院宜昌443002 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室(三峡大学) 宜昌443002

针对MTO(Make To Order)生产模式下,设备故障带来的拖期交货和产品质量下降等问题,建立了以最小化拖期惩罚成本和最大化产品合格率为优化目标的设备维护与柔性作业车间调度问题集成优化模型。提出了一种新的层次生物地理算法进行求解,... 详细信息

针对MTO(Make To Order)生产模式下,设备故障带来的拖期交货和产品质量下降等问题,建立了以最小化拖期惩罚成本和最大化产品合格率为优化目标的设备维护与柔性作业车间调度问题集成优化模型。提出了一种新的层次生物地理算法进行求解,算法将解空间分为上、下两层,设计了分层迭代寻优机制,融入多种局域搜索策略,提高了收敛速度和寻优精度。与遗传算法和生物地理学优化算法对比,计算结果表明层次生物地理算法优于其他两种算法。

关键词：柔性作业车间调度问题设备维护层次生物地理算法多局域搜索策略

基于顺序相关调整时间的FJSP与设备维护计划集成优化

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组合机床与自动化加工技术 2016年第5期 155-160页

作者：查靓金花潘志成袁庆松三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002

为了能根据设备的实际工作时间制定维护计划,以及利用设备空闲时间进行预防维护,研究了考虑顺序相关调整时间(SDST)的柔性作业车间调度(FJSP)和设备维护计划的集成优化问题。以完工时间最小为目标,建立FJSP-SDST与不等周期设备维护的集... 详细信息

为了能根据设备的实际工作时间制定维护计划,以及利用设备空闲时间进行预防维护,研究了考虑顺序相关调整时间(SDST)的柔性作业车间调度(FJSP)和设备维护计划的集成优化问题。以完工时间最小为目标,建立FJSP-SDST与不等周期设备维护的集成优化模型。提出了基于遗传优化的两阶段算法,先得到基础FJSP-SDST的调度方案,然后在设备的可靠度低于阈值时安排不等周期实时维护计划,以一定的概率在基础调度方案中的空闲时间段插入维护时间,从而得到集成方案。针对某实例的计算结果表明,考虑顺序相关调整时间的调度方案的总完成时间优于原调度方案的总完成时间,集成优化方案的总完成时间优于定期维护方案的总完成时间。

关键词：柔性作业车间车间调度设备维护顺序相关调整时间