工程机械机群多智能主体容错调度研究

以工程机械机群多智能主体系统为例,介绍了在此系统上实现的一种容错调度技术。将大型施工机群的复合主体抽象简化成三个层次的主体,具体设定了各个单机主体的功能,并结合单机智能故障诊断系统提出了以主控主体为核心的混合实时任务容错调度。通过充分利用周期任务的剩余处理机时间调度非周期任务和主动备份与被动备份相结合的方法,有效地减少了单机数,仿真结果证明了算法的有效性。     

一种非周期软实时系统的动态调度方法

本文介绍了一种针对非周期软实时系统的动态调度方法。该方法以DM调度算法为基本调度算法，把非周期软实时系统看作一个多优先级排队系统，根据不同优先级的任务的队列长度来动态调整系统的参数。该方法能在统计意义上确保系统的实时性，同时又能兼顾系统的QoS需求。实例表明该方法能提高系统的实际利用率和降低系统的时限错过率，是一种有效的载荷管理方法。     

大规模作业车间的瓶颈分解调度算法

针对大规模作业车间生产调度问题,提出一种基于瓶颈工序分解的调度算法.该算法采用正交试验进行瓶颈设备的识别,在设备层分解的基础上进一步进行工序级的分解,将大规模调度问题分解为瓶颈工序集调度、上游非瓶颈工序集调度和下游非瓶颈工序集调度三个子问题,通过子问题的求解和协调获得原问题的解.该算法遵循约束理论中"瓶颈机主导非瓶颈机"的原则,抓住调度问题的关键因素,采用分而治之的调度策略,不仅较大程度地降低了原问题的计算规模和复杂度,还兼顾了求解的质量.仿真结果表明了该算法的优越性和可推广性.     

一类资源负荷均衡问题的优化调度模型及其算法

针对多个独立任务在多个不完全同等的处理机上处理时,处理机的最大负荷为最小的非抢先调度问题,建立了一类资源负荷均衡问题的优化调度模型。该模型引入0-1方案矩阵和时间负荷矩阵,分别描述了独立任务分配问题和负荷调度问题;针对部分处理机不能处理某一个独立任务的情形,假定其单位处理时间负荷趋于无穷大,从而避免优化调度中出现伪解。采用遗传算法对模型进行了求解。为了提高遗传算法的运算效率,采用整数方案描述和二进制间接编码的方法对方案染色体进行编码。最后,通过一个案例对模型和算法的有效性进行了验证。     

面向数控系统的优化调度算法及容错策略研究

建立了混合关联任务集描述模型,并引入人工智能领域的启发式搜索算法,以实现该模型任务集的最佳优先调度.在此基础上,进一步提出了基于回卷恢复机制的容错调度策略,通过对瞬时故障的容错恢复,提高数控系统运行的可靠性.与传统实时容错调度算法相比,基于回卷恢复机制和最佳优先调度算法的容错策略,能很好地适用于混合关联任务集.同时,通过降低错误恢复所需的时间开销,有效地提高了系统的资源利用率.实例分析和算法模拟研究证明了该算法应用于数控系统的有效性.     

多任务环境下软PLC执行系统软件实时性分析

针对软PLC执行系统的实时性能需求,基于RM调度策略,利用时间需求分析算法,对系统中所有周期任务进行可调度性分析测试,估计其最大响应时间是否满足时限要求。利用可延期服务器调度非周期任务,利用M/M/1/K排队模型,根据非周期事件接收缓冲大小及其到来随即过程相关参数,估计非周期事件的平均响应时间和缓冲溢出率,使之符合系统要求。     

半导体制造中具有重入加工工艺的双臂组合设备的调度研究*

解决带重入加工工艺的双臂组合设备的调度问题是非常困难的。如果采用交换策略调度该系统,系统将处于一个3-晶圆周期性调度过程。为改善系统的运行过程及降低生产周期,给出了基于2-晶圆周期性调度方法的调度算法。该算法由解析表达式组成。因此执行非常有效。通过对比3-晶圆和2-晶圆调度方法,可有效的判断两种调度方法的优劣。最后,实例验证该方法的可应用性。     

周期式退火炉作批处理机的可重入批离散机流水车间调度

针对无缝钢管冷拔生产中的周期式退火炉作批处理机的可重入批离散机流水车间调度问题,建立以总工件完工时间与批处理机总能源消耗最小化的双目标优化调度模型,设计包括多目标粒子群算法、快速非支配等级排序、拥挤度比较以及变异进化操作的多目标粒子群算法,该算法采用非支配等级排序与拥挤度比较进行最优粒子的选择策略和算法前期与后期变异相结合使用策略。试验结果表明,与带变异进化操作的多目标粒子群算法和非支配排序粒子群算法相比,该算法在两个目标函数上都找到更优的最小值,其结果平均水平更靠近Pareto解集的前沿,有效提高了算法的优化求解能力。通过Pareto解的方式该算法可得到一组综合权衡了完工时间和退火炉能源消耗两个指标的Pareto解集,能提供多种可选的调度方案,当生产时间充足,可尽量选取退火炉能源消耗较低的方案,当企业订单繁多追求生产效率时,可尽量选取完工时间较小的方案,有效地解决了此类实际问题。     

基于生产资源的柔性作业调度任务优选方法

市场需求的多样性与个性化趋势使面向订单的生产作业调度遇到极大困扰。一方面随机到达的订单往往远超出车间的生产能力,一方面车间资源经常使用不均,造成效率低下。对作业调度中的任务进行优化选择,是解决以上问题的有效途径之一。提出了满足订单要求及车间生产资源能力等多目标的调度任务优选方法,构建了柔性作业车间设备的可互换性规则和辨识算法,提出并研制了基于订单优先级、设备生产能力等约束下的订单多工艺方案自动平衡和优选算法,有效解决订单任务及生产资源共同约束下的柔性作业调度难的问题。通过对两个标准柔性调度案例的组合,以及相关目标和约束设计,对文章提出的方法进行了测试,结果表明,在保证订单交货期期限、遵守调度周期和设备维修约束等的前提下,采用此方法可使其makespan缩短13%,设备利用均衡,利用率达82.3%。     

多目标柔性作业车间稳健性动态调度研究

研究了以调度稳定性和鲁棒性为优化目标的柔性作业车间动态调度问题。建立了多目标柔性作业车间动态调度问题模型;针对动态事件特点,采用工件到达发生器和机器故障预维护发生器模拟动态事件,提出了基于周期与事件驱动的混合重调度策略,该策略在每个重调度点对工件进行完全重调度或右移重调度;为克服传统差分算法早熟的缺点,设计了一种改进的多目标差分进化算法求解该调度问题;实例验证了提出策略和算法的有效性。     

A new high-performance open CNC system and its energy-aware scheduling algorithm

Computer numerical control (CNC) systems are shifting to a direction of open architecture which has better flexibility, adaptability, versatility, and expansibility. Existing CNC systems tend to have a high level energy consumption. This paper introduces a new open CNC system based on the low-power embedded platform, named open and high-performance CNC (OHP-CNC). OHP-CNC is able to achieve high precision, high efficiency, and low power consumption by making use of international standards, open components such as hardware and software, and an energy-aware real-time scheduling algorithm. The proposed algorithm for mixed tasks, including periodic and aperiodic tasks, is divided into two phases. Firstly, the slack time and utilization are calculated on each processor and tasks are assigned to the processor according to the load. Secondly, because there is a trade-off between the energy-saving and the response times of the aperiodic task, the scheduling server is used to schedule aperiodic tasks in order to meet the response time constraints of aperiodic tasks. Meanwhile, periodic tasks recycle the slack time with dynamic voltage scaling technology to achieve low power consumption. Experiment results show that the energy-aware real-time algorithm yields high-performance and effective machining processes.     

1553B总线上消息的实时调度

为了优化1553B总线传输性能,降低总线上消息传输的延迟时间,讨论了周期消息和非周期消息混合传输情况下总线上的消息调度策略。首先,借鉴周期任务的调度模型对周期消息进行建模,提出了改进的速率单调消息调度算法。然后,利用排队论建立非周期消息的M/M/1排队模型,定量分析了1553B总线的平均响应时间和总线利用率等时间性能参数,并对非周期消息的延迟时间进行优化,推导出总线最优服务率和最小平均延迟时间的计算公式,给出了非周期消息的调度算法。最后,对上述算法在消息混合传输下的可调度性进行了验证。实验结果表明,在总线利用率达96%时,混合消息的平均响应时间为0.713ms。在消息混合传输的情况下,非周期消息的平均响应时间和M/M/1排队模型下理想的非周期响应时间偏差不超过10%。上述算法时间响应特性良好,能够保证周期消息和非周期消息的实时调度。     

软数控系统混合任务两级调度策略

针对软数控混合任务调度,提出一种两级结构调度策略：对实时周期性任务采用时间触发,实时突发性任务则采用事件触发。建立混合任务模型并定义相关概念,给出调度策略的架构,并对调度算法、任务可调度性及时标间隔进行深入研究。将提出的两级调度策略应用到基于Windows CE.NET的软数控系统中,分析软数控系统结构和任务划分。最后,对调度策略进行试验验证,结果表明该方法能保证混合任务的确定性,从而提高软数控系统的性能。     

Key Technology of Embedded System Implementation for Software-based CNC System

The software-based computer numerical control(CNC)system includes three types of tasks: periodic real-time tasks,aperiodic real-time tasks,and non-real-time tasks.The tasks are characterized by concurrency,hybridization,and correlation,which make system implementation difficult.The conventional scheduling algorithm can not meet the demands of system implementation in the software-based CNC system completely.The uncertainty factors when running real-time tasks affect control performance by degrading manufacturing accuracy as a result of system resource and processor use restrictions.To address the technical difficulty of embedded system implementation,a novel fuzzy feedback scheduling algorithm based on output jitter of key real-time tasks for a software-based CNC system is proposed.Time characteristics,such as sampling jitter,input-output jitter,and non-schedulability are discussed,followed by quantification through simulations of the impact of time characteristics on manufacturing accuracy.On the basis of this research,the scheduler architecture is designed,and then the algorithm table is calculated.When the system resource changes,the key periodic real-time tasks meet their deadlines by means of dynamically adjusting the task period.The simulated results show that the machining precision rises by an order of magnitude for the proposed scheduler in resource-constrained software-based CNC systems.Moreover,unlike conventional feedback scheduling methods,the algorithm in this paper does not rely on the availability of task execution times and is easy to implement while incurring only a small overhead.     

调度Agent任务招投标的粗模糊集建模研究

通过相识集、招标集、投标集和任务集的概念，描述车间调度控制系统中的调度Agent与资源Agent间任务招投标过程模型；基于任务的属性和资源Agent完成任务的成本、质量、负荷和时间等属性，定义论域上的模糊集，将模糊集中的隶属度函数作为粗集的属性，在模糊集上作截集，获得系统的分类知识；收集样本数据，构造并分析决策表，进而获得调度Agent调度决策知识；应用调度知识进行推理，从参与竞标的若干个资源Agent中，选出最适合招标任务的中标者。该方法建立在规范知识库基础上，有利于Agent知识的管理、再学习和更新，据此建立的系统具有通用性和适应性。     

基于个人任务的气象服务产品人机交互制作发布系统设计与实现

针对青海省各级气象部门服务业务系统分散、自动化程度低、数据源不统一、发布渠道不一致等现状,文章建成了基于个人任务的气象服务产品人机交互制作发布系统。文章对系统功能和流程进行了深入介绍,系统根据排班情况自动推送当日工作任务,个人工作任务自动关联产品模板和发布渠道,经制作、审核、签发和发布4级流程,实现服务产品的一键式全媒体发布。     

制造协作组织形成过程不确定性任务性能参数的区间优化

针对制造协作组织形成过程中产品制造任务的优化问题,提出制造任务逆向优化过程模型,进一步形式化描述制造任务性能参数的逆向优化过程,构建任务性能参数优化的一般数学模型.针对不确定性制造任务性能参数,探讨不确定性制造任务性能参数的处理方法,建立逆向优化过程中区间矢量的距离模型,从而确定制造任务性能参数的区间优化模型.利用基于实数编码的遗传算法对区间优化模型进行求解,用实例验证优化方法与算法的有效性.     

共享工作空间下的协作模型研究

在分析多协作任务运行机制的基础上，提出一种基于共享工作空间的多任务、多角色协作模型，并对协作活动、协作成员、共享对象以及群体协作关系给出有效的描述，从而解决了协作空间下组织机构管理层次上的协同问题。所提模型已在协同设计系统CoopCAD中得到运用，具有一定的通用性，可以较好地满足协作应用系统的要求。