平行系统方法在自动化集装箱码头中的应用研究

平行系统是一种建立在人工社会和计算实验基础上的科学研究方法,它的特点是既能真实反映现实系统的动态过程,又能实时优化现实系统的控制过程.自动化集装箱码头是一类典型的复杂系统,既存在不计其数的作业方案,同时也有大量的约束条件.如何在最短时间和最低能源消耗的前提下,完成具有间歇和批次特征的集装箱转运任务,是涉及到数学、控制、管理和计算机等多个学科的重大课题.本文采用数据引擎作为人工社会中的基本计算单元,构成一个复杂的平行系统,用于自动化集装箱码头信息控制系统的研究.数据引擎作为一种面向图形化元件组态的计算环境,非常适用于复杂系统的建模与计算.在可视化和动态重构技术的支持下,利用380个数据引擎对一个具有8台岸桥、25辆AGV和16台龙门吊组成的港机系统进行了自动化作业过程的计算实验.研究结果表明,数据引擎技术是实现平行系统的有效方法,由多数据引擎组成的计算环境,能够大幅度降低自动化集装箱码头信息控制系统建模的复杂程度,能够将码头系统的管理和控制过程无缝地融合在一起.该平行系统可直接与港机设备对接,建立“人工码头”和“物理码头”之间的平行关系,从而实现对港机设备的最优控制.     

平行控制: 数据驱动的计算控制方法

本文简述平行控制的理念、概念及基本方法与应用, 主要强调虚实互动的平行扩展方式与同时计算的并行划分方式的不同之处. 平行控制方法是ACP理论在控制领域中的具体应用, 其核心是利用人工系统进行建模和表示、通过计算实验进行分析和评估、最后借助平行执行实现对复杂系统的控制和管理. 这一控制方法是反馈控制, 特别是自适应控制方法向复杂系统问题扩展的自然结果, 是一种迈向数据驱动控制和计算控制的必然且有效途径.     

基于S函数的时变系统仿真

为了对复杂的控制系统进行优化控制，就要对系统特性有比较清楚的了解，对系统进行仿真是常用的一种方法。Mat-Lab软件是系统仿真的优秀工具，其Simulink能仿真大多数的系统，只是有些模型Simulink并没有直接给出，例如时变系统，而S函数是扩展Simulink功能的有力工具。该文对基于S函数的时变系统仿真进行了研究，并与等效变换法进行了比较，结果证明S函数是解决时变系统仿真的有力工具。     

飞机自动驾驶系统原型开发方法研究

飞机自动驾驶系统是一种安全性和可靠性要求极高的复杂实时控制系统,在开发这种控制系统软件之前必须使用原型开发方法对一些相关的重要问题进行模拟研究。本文对一种高级原型语言和原型开发环境进行描述,对自动驾驶系统原型的开发方法和开发过程等方面的研究内容进行讨论。     

离散事件系统规范DEVS研究

离散事件系统是一类常见的系统，如何对这类系统进行描述与建模是离散事件系统仿真研究的核心内容。离散事件系统规范DEVS是一种离散事件系统形式化描述方法，它具有层次化和模块化的特点，利用该方法可对复杂的离散事件系统进行建模、设计、分析和仿真。该文详细介绍了DEVS基本模型和耦合模型，给出了DEVS在耦合运算下的封闭性构造证明，并提出了一种具有嵌套层次结构的DEVS耦合模型实现算法，该算法对基于DEVS描述的离散事件系统的仿真实现具有一定参考价值。     

基于UML的坦克分队C^3Ⅰ系统建模

介绍了统一建摸语言（UML），然后基于UML对坦克分队C^3Ⅰ系统进行建模，并给出了指挥控制系统的静态模型和动态模型。应用UML将复杂的指挥控制系统用可视化的方法表示出来，从而使各类人员能够更好地理解系统，并且提供系统简化和复用的机会、降低系统风险、缩短系统开发周期。     

复杂管路系统压力谐振特性仿真研究

本文用轴向九柱塞航空油泵作为脉动流量源,对一种简单管路系统和由此扩展而成的两种复杂系统进行了实验研究和仿真计算。计算值同实验值很吻合。从实验和计算的相互验证以及系统结构的演变过程中,作者提出了将复杂系统分解为基本系统和附加系统的新观点,进而提出了估算复杂系统谐振特性的重要结论,即复杂系统的谐振特性可用构成它的基本系统的谐振特性来进行估算。     

基于平行控制的异构多Agent机器人系统控制方法

复杂系统控制过程往往需要人综合控制系统、仿真系统,以及人在回路综合实现。构建基于多agent机器人系统及其实现策略,是多机器人系统研究和解决现实问题的热点。本文基于多部件综合作业机器人项目,针对不同作业机器人,提出一种异构多Agent机器人系统控制方法,此方法引入ACP理论的思想,将平行控制方法应用于机器人综合作业平台,通过人工系统与实际系统的虚实互动,使电脑的计算能力与人脑的灵活能力有效结合,实现了一个复杂系统的合理管控,为多机器人协作完成实际复杂控制系统提供了一种保证系统可靠性基础上提高效率的可供借鉴的理论和实现方法。     

平行测量:复杂测量系统的一个新型理论框架及案例研究

分析了复杂测量系统的溯源研究现状,指出现有的研究已不能满足复杂测量系统的动态化溯源需求,提出了建立人工测量系统的必要性.基于ACP（Artificial societies,computational experiments,and parallel execution）方法建立了平行测量系统的理论框架,通过构建与物理测量系统行为和特性等价的人工测量系统,借助人工测量系统的计算实验,确定测量优化控制策略,引导物理测量系统的运行,并进行评估,实现物理测量系统和人工测量系统的平行执行和平行控制,将物理测量系统溯源至人工测量系统的理论模型上,解决复杂测量系统的溯源问题.并以齿轮在位测量系统为例,对平行齿轮测量系统进行了设计和平行控制研究.     

平行机器人与平行无人系统:框架、结构、过程、平台及其应用

本文将基于ACP（Artificial societies,computational experiments,parallel execution）的平行系统思想与机器人领域相结合,形成一种软硬件相结合的框架,为无人机、无人车、无人船在复杂环境中实验、学习与实际工作提供便捷、安全的平台,即平行无人系统.本文从平行机器人的基本概念出发,提出平行无人系统的基本框架,并介绍了各模块的基本功能与实现方法,探讨了其中的关键技术.然后本文围绕无人机、无人车、无人船三个方面展望了无人平行系统在实际中的应用和所面临的挑战,提出了平行无人系统的未来发展方向.     

城市客运交通枢纽平行系统体系研究

城市客运交通枢纽系统是一个典型的复杂巨系统, 传统的管理方法难以形成具有动态适应能力的有效解决方案. 运用复杂系统研究中的ACP (人工系统、计算机实验、平行执行)方法, 首次给出城市客运交通枢纽平行控制与管理系统研究框架. 以该框架为基础, 首先,分析了人工交通枢纽系统中模型的构成及支撑条件; 进而对人工交通枢纽系统计算实验中涉及的实验场景设计、实验内容设计进行了详细阐述; 最后,对人工交通枢纽系统平行执行内容进行了说明. 该体系框架的提出, 对于城市客运交通枢纽管控水平的提高具有重要指导意义.     

Research Progress of Parallel Control and Management

Based on ACP (artificial systems, computational experiments, and parallel execution) methodology, parallel control and management has become a popularly systematic and complete solution for the control and management of complex systems. This paper focuses on summarizing comprehensive review of the research literature of parallel control and management achieved in the recent years including the theoretical framework, core technologies, and the application demonstration. The future research, application directions, and suggestions are also discussed.      

平行智能与CPSS:三十年发展的回顾与展望

社会物理信息系统(Cyber-physical-social systems, CPSS)在传统物理信息系统(Cyber-physical systems,CPS)的基础上纳入对社会信号及社会关系的考虑,利用网络世界近乎无限的人力、数据和信息资源,突破物理世界有限的资源约束以及时空的限制.然而, CPSS中人类和社会行为的复杂性加剧了实际系统和其模型之间的建模鸿沟,使得系统的形态演变为“默顿系统”.对此,以ACP方法为核心的平行智能(Parallel intelligence, PI)框架通过组合人工系统(Artificial systems, A)、计算实验(Computational experiments, C)、平行执行(Parallel execution, P)三个过程,为跨越这一鸿沟提供了可行的路径.具体而言, ACP将模型从系统解析器转变为数据生成器,使原本难以控制的“默顿系统”可测试、可计算、可验证,为复杂系统中“涌现”和“收敛”的对立统一确立了方法基础.本文从平行控制与智能控制、平行机器人与平行制造、平行管理与智能交通、平行医学与智慧健康、平行生态与平行社会、平行经...     

平行车联网:基于ACP的智能车辆网联管理与控制

本文将平行智能方法引入智能车辆的网联化管理与控制, 提出平行车联网的概念、框架、功能与流程.平行车联网致力于通过人工车联网与物理车联网的虚实互动、协同演化与闭环反馈, 为人-车-路-智能交通信息网一体化的智能交通系统增加计算实验与平行引导的功能, 实现描述、预测与引导相结合的车联网智能, 有效解决异构、移动、融合的交通网络环境下智能车辆的管理与控制问题.     

平行应急疏散系统:基本概念、体系框架及其应用

突发事件通常具有难以预测、多成因关联、危害性大及演变复杂等特点,应急情况下如何安全高效疏散人员是应急管控领域的重要研究内容.本文将基于人工系统（Artificial systems,A）、计算实验（Computational experiments,C）、平行执行（Parallel excution,P）方法的平行系统理论引入到应急管控领域,提出平行应急疏散系统（Parallel emergency evacuation systems,PeES）基本概念,构建系统体系框架及集成平台,并介绍人工应急疏散系统、计算实验、平行执行等主要功能模块的基本功能及实现方法.通过PeES能实现虚实应急疏散系统的管理与控制、应急方案的实验与评估以及相关人员的学习与培训.最后,以轨道交通枢纽站火灾场景下的乘客应急疏散为典型应用对平行应急疏散系统进行初步验证.     

Parallel vision for perception and understanding of complex scenes: methods,framework, and perspectives

In the study of image and vision computing, the generalization capability of an algorithm often determines whether it is able to work well in complex scenes. The goal of this review article is to survey the use of photorealistic image synthesis methods in addressing the problems of visual perception and understanding. Currently, the ACP Methodology comprising artificial systems, computational experiments, and parallel execution is playing an essential role in modeling and control of complex systems. This paper extends the ACP Methodology into the computer vision field, by proposing the concept and basic framework of Parallel Vision. In this paper, we first review previous works related to Parallel Vision, in terms of synthetic data generation and utilization. We detail the utility of synthetic data for feature analysis, object analysis, scene analysis, and other analyses. Then we propose the basic framework of Parallel Vision, which is composed of an ACP trilogy (artificial scenes, computational experiments, and parallel execution). We also present some in-depth thoughts and perspectives on Parallel Vision. This paper emphasizes the significance of synthetic data to vision system design and suggests a novel research methodology for perception and understanding of complex scenes.     

Parallel database systems: Open problems and new issues

Parallel database systems attempt to exploit recent multiprocessor computer architectures in order to build high-performance and high-availability database servers at a much lower price than equivalent mainframe computers. Although there are commercial SQL-based products, a number of open problems hamper the full exploitation of the capabilities of parallel systems. These problems touch on issues ranging from those of parallel processing to distributed database management. Furthermore, it is still an open issue to decide which of the various architectures among shared-memory, shared-disk, and shared-nothing, is best for database management under various conditions. Finally, there are new issues raised by the introduction of higher functionality such as knowledge-based or object-oriented capabilities within a parallel database system.     

智能控制：从学习控制到平行控制

20世纪60年代,学习控制开启了人类探究复杂系统控制的新途径,基于人工智能技术的智能控制随之兴起.本文以智能控制为主线,阐述其由学习控制向平行控制发展的历程.本文首先介绍学习控制的基本思想,描述了智能机器的架构设计与运行机理.随着信息科技的进步,基于数据的计算智能方法随之出现.对此,本文进一步简述了基于计算智能的学习控制方法,并以自适应动态规划方法为切入点分析非线性动态系统自学习优化问题的求解过程.最后,针对工程复杂性与社会复杂性互相耦合的复杂系统控制问题,阐述了基于平行控制的学习与优化方法求解思路,分析其在求解复杂系统优化控制问题方面的优势.智能控制思想经历了学习控制、计算智能控制到平行控制的演化过程,可以看出平行控制是实现复杂系统知识自动化的有效方法.