信息物联驱动下的离散车间自组织生产调度技术

随着个性化定制的需求越来越高,离散车间作为企业从事机械零部件生产活动的物理实体将首先应对这种趋势带来的挑战。个性化定制任务随机性强,订单到达时车间状态不定,调度模型难以确立,需要一种摒弃传统调度模型的自动化生产方法。为此,结合物联制造技术和完全动态调度理论,研究如何实现车间层自组织生产,在没有初始调度模型的情况下完成实时动态调度。以离散车间为研究对象,搭建面向实时制造过程的无线射频识别物联环境。并以此为基础,建立面向物理资源的智能个体,使设备本身成为具有通讯、分析、决策能力的独立智能单元。同时引入系统监管类智能个体,克服传统完全动态调度过程中系统全局性难以兼顾的缺点,完善调度性能。最后,研究成果应用于某实验室中的微型工厂,证明了方法可以进行个性化订单的自组织生产,并能有效整合生产资源。     

语义分割网络的 FPGA 加速计算方法综述

随着深度学习技术的发展和图像场景理解需求的提升,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)部署语义分割网络,为用户提供低延迟、高能效的边缘端智能服务成为研究热点。针对语义分割网络结构中计算和存储密集型特点,构建基于FPGA的定制计算结构是研究的重点问题。鉴于此,本文在归纳总结语义分割网络基本原理和计算结构特点的基础上,分别从面向硬件资源约束的模型压缩方法和定制硬件架构设计两个角度阐述基于FPGA的语义分割网络加速计算方法,并重点对硬件架构设计中的计算结构设计和内存访问优化的典型方法进行总结。最后,展望了语义分割网络FPGA加速计算方法的发展趋势,以期为语义分割、边缘计算、定制高能效计算以及其他相关领域的研究者提供设计参考。     

分布式工作流中的自适应实时任务调度方法

为提高分布式工作流中实时任务的调度效率,提出了一种基于比例-积分-微分控制的自适应任务调度方法.该方法采用基于动态关键路径的任务分配策略把任务分配到不同的流程引擎上,并通过任务调度器对任务进行调度.任务调度器根据准入控制器和比例-积分-微分控制器的计算结果,采用弹簧算法调整流程引擎中实时任务的各项参数,以便让流程引擎处理尽可能多的任务.此外,为了防止系统的瞬时过载,自适应任务调度方法采用了准入控制策略.该策略根据系统当前的负载情况实时对进人系统的任务数量进行控制,保证了系统的稳定运行.     

基于多智能体共享认知的车间动态调度方法研究

在实际生产中,车间的扰动会造成原有调度计划受到影响。为了减少扰动带来的影响并尽快恢复车间正常运行,需要根据车间当前的状态对受到影响的任务进行动态调度。针对加工车间在受到扰动影响后的任务调度问题,提出了一种基于多智能体共享认知的车间动态调度方法。将车间中每一个制造单元映射为一个智能体,采用共享心智模型实现智能体之间的共识协商和信息传递,从而形成多个智能体之间的调度方案共享心智模型实现生产的动态调度。最后,在车间智能传感网络系统的基础上,通过实例验证说明了该方法的有效性。     

面向e-制造的工艺规划与调度集成系统研究

为了适应e-制造环境对企业生产调度提出的新要求,提出了一种工艺规划与生产调度动态集成的系统模型。在该模型中,首先采用模糊评价方法根据不同零件的完成提前期、设备利用率、其他制造资源利用率等因素进行了动态工艺路线决策,得到适合目前生产情况的工艺方案,然后根据设备的负荷系数进行制造资源决策,把工序任务分配给具体的设备。为了解决被分配到e-制造单元的工序任务调度问题,根据零件在设备之问转移时间的条件,提出了一种e-制造单元调度问题的蚁群算法模型,并根据自适应调度原理,给出生产情况变动时动态调度策略,保证了调度结果的可行性。     

移动边缘计算中能耗优化的多重资源计算卸载策略

移动边缘计算环境中边缘设备的能耗优化主要采用计算卸载策略。然而目前常用的计算卸载策略大多只考虑单一的计算资源,没有对移动边缘计算环境中不同种类的计算资源进行综合考虑,无法在保证响应时间约束的情况下充分降低边缘设备能耗。为了解决这一问题,在移动边缘计算环境中提出一种多重资源计算卸载能耗模型,设计了一种新的评价边缘设备能耗的适应度计算方法,并结合工作流管理系统提出了移动边缘计算中能耗优化的多重资源计算卸载粒子群任务调度算法,该算法能够在考虑响应时间约束的情况下,充分降低移动终端能耗。实验表明,与已有4种计算卸载策略相比,新策略所对应的任务调度算法收敛稳定、适应度最优,在用户响应时间约束下,任务调度方案的边缘设备能耗值优于其他4种卸载策略。     

基于证据推理的网格服务质量量化与调度算法

如何统一度量每个用户的多种服务质量需求,是基于服务质量的网格任务调度算法设计的关键问题。为此提出一种基于证据推理的网格多服务质量参数合成效用度量法,并将该服务质量度量值作为任务的优先级加入到任务调度算法设计中,提出了网格任务调度多服务质量值为优先级约束的最早完成时间调度算法。经仿真实验和分析表明,该算法在满足用户多服务质量需求的情况下,可大大减小任务调度的时间跨度。     

高性能数控系统的用户界面设计

本文提出了用户模型的设计方法，讨论了ＣＮＣ界面技术。根据高性能ＣＮＣ实时多任务的特点，还研究了面板任务的事件驱动技术和任务调度策略。     

基于排队理论的对等网络任务调度模型

为更好地满足不同用户对服务质量的要求,更好地利用计算资源,提出了可进行仟务划分的调度模型.首先根据对等网络环境下的任务需求状况,将任务分为实时任务与非实时任务;然后根据任务调度的特点和所存在的任务类型,并利用排队理论,分别描述了两种不同的任务调度模型,进而给出任务调度规则和排队规则.通过实验,分析了任务调度模型对不同算法的影响,表明了进行任务划分和引入排队机制的有效性.     

基于动态机器故障率的并联加工系统资源多目标调度

针对并联加工系统,为处理生产过程中因机器故障导致的加工资源动态调度问题,考虑系统资源负荷和故障率存在的动态相互制约关系,依据子周期划分的不同策略,对调度后的加工总时间、预防维修时间和系统可靠度进行量化研究,构建多目标动态调度模型。采用基于Pareto熵的多目标粒子群算法对模型进行求解,通过改进个体最优解选择策略,提升最优解选取的多样性;通过差熵来估计种群所处进化状态,改进算法的搜索能力。以某企业的加工系统为实例,利用该模型进行加工资源调度方案设计,通过模糊决策得到的多目标权重,选取最优调度方案,并进行多个参数对比,验证在加工资源调度过程中,集成考虑动态机器故障率和基于机器最大役龄约束划分子周期的可行性,不仅可以完成订单准时交付,还可以使企业有更好的柔性去应对可能到来的紧急订单。     

面向云计算环境任务调度的改进蚁群算法

云计算环境下的任务调度问题是一个NP完全问题,其目的是在各个处理节点上合理分配任务,优化调度策略以保证有效完成任务。以总任务完成时间最短和计算成本最低为优化目标,针对蚁群优化算法易陷入局部最优的缺陷,提出了一种求解该问题的改进蚁群算法。该算法将遗传算法的二点交叉算子融入到蚁群优化算法中,以提高蚁群优化算法的局部搜索能力。通过在云仿真平台Cloud Sim上进行仿真实验,结果表明改进蚁群算法缩短了总任务完成时间,降低了计算成本,从而证明了该算法能有效地解决云计算环境下的任务调度问题,并且其优化能力和收敛速度优于蚁群优化算法和改进离散粒子群算法。     

基于遗传算法的网络控制系统调度优化研究

网络控制系统NCS(Networked Control system)是基于网络的分布式控制系统,具有强实时性。结合控制网络的实时调度与系统控制性能,应用单调速率RM(Rate Monotonic)方法对一组周期性的网络控制传输任务进行调度,采用遗传算法实现NCS的调度优化,同时满足了网络传输的优化调度与控制系统传输误差最小化的要求,提高了网络控制系统的性能,最后给出了优化实例。     

采用DSP的电视测量跟踪器的研制

采用DSP+FPGA的线性流水阵列结构的数字图像处理器完成目标数据采集和处理,研制了基于DSP的电视测量跟踪器.针对欲测量地标的背景复杂的情况,在图像处理算法上采用基于遗传算法的图像模板匹配算法,有效降低了计算量,提高了匹配精度,取得了较好的实验效果.该算法还具有每帧图像匹配计算时间基本恒定的优点,便于在实际系统中采用.     

实时特征级数据融合系统在光电经纬仪的应用

为满足光电经纬仪跟踪实时性的要求,保证跟踪的精度与可靠性,设计并研制了符合多指令多数据流（MIMD）架构的计算系统,采用卡尔曼滤波方式,对多个脱靶量信息进行数据融合。简要介绍了经纬仪的工作原理,对含有多个成像系统的经纬仪数据融合问题进行了数学推导,该推导证明对数据融合求解需要大量的数值计算。为满足上述计算要求,保障实时性,开发出一套的具有双DSP+单FPGA的三个运算单元的专用并行计算系统。描述了三个运算单元的连接方式,分析了每个运算单元的实时运算的时间开销。对专用计算系统进行了硬件仿真,结果表明,在具有三个成像系统的光电经纬仪中,CCD采样频率为50Hz时,光电编码器采样频率为800hz时,该系统可以满足1.25ms的实时性要求。     

[云制造]基于可持续性的云制造多任务调度

为提高云制造调度过程的可持续性,研究基于可持续性的云制造多任务调度方法,基于面向服务架构理论分析了云制造多任务调度流程和可持续性框架。考虑经济、环境和社会因素,构建了基于可持续性的云制造多任务调度模型,设计了改进的遗传算法以有效解决调度模型的求解问题。通过将基于可持续性调度模型和基于满意度调度模型作对比模拟实验,观察可持续性对云制造多任务调度效果的影响。结果表明,从系统整体优化的角度,基于可持续性的调度模型,能够在不损失客户满意度的前提下,同时降低环境成本和设备闲置率,保障平台整体的可持续运行。     

基于全域红外热成像的空预器积灰监测技术

空气预热器是燃煤火力机组的核心换热元件,由于氨逃逸引起的空预器堵灰现象,对其安全稳定运行会产生严重影响。针对堵灰问题,提出了一种基于全域红外热成像的空预器换热元件局部堵塞状态监测方法,运用高分辨率红外热成像测温技术实现换热元件温度的准确观测,同时采用多点协同观察和视角优化设计方法,达到换热元件全域观察能力,并设计集成边缘计算监测系统,对多点全域红外热像图进行实时智能识别与积灰诊断,红外画面与诊断结果经光纤通讯传输至机组监控中心。该方法可有效解决火力发电机组空预器积灰监测精准难题,确保机组空预器安全稳定运行。     

机器人数控机床管控系统设计及应用

针对我国制造业制造过程仍缺乏全方位的信息化和自动化的问题,本文提出了一种机器人数控机床管控作业系统。该系统包括管控单元、过程监控单元、模块化机器人单元、智能数控机床单元和自主导航运料单元。通过管控单元与其他单元的相互通讯,按照管控单元的调度逻辑顺序,控制相应的其他单元,实现制造过程的全自动化作业。该系统已应用到某球销加工企业中,减少了企业的用工成本,提高了企业的自动化程度和生产效率,产品质量和稳定性也得到大幅提高。     

Design of a field programmable gate array based test launch and control system for hybrid vehicle

In order to satisfy the throttling and multiple restart characteristics of the hybrid rocket engine and guarantee the controllability and security of hybrid rocket, the test launch and control system for hybrid vehicle needs to achieve ground power control, serial communication with the flight control computer and the telemetry system, onboard thermal battery activation, battery voltage acquisition, power conversion, pressure monitoring, valve control, booster ignition, power-off and remote pressure relief in emergency. Considering the complexity of the test launch and control system for hybrid system and the advantages of Field Programmable Gate Array (FPGA), such as, a large number of I/O ports, ability to efficiently implement large-scale systems and programmability, a FPGA based test launch and control system for a type of hybrid vehicle was designed. Many conducted ground and flight experiments have proved that the system has superior performance in integration, universalization, miniaturization, automation and can perfectly meet the needs of the hybrid vehicle.     

基于2类决策和改进蚁群算法的多CCD调度

多CCD系统的调度要求同时兼顾调度质量与实时性。以无人值守变电站视频监视系统为研究对象,在考虑系统特性的基础上,以目标与CCD间距、节点载荷、优先级和模糊预测因子为指标,使用模糊决策动态调整预测区域半径,并建立基于2类决策的快速调度模型。对多目标调度的求解,研究了改进的最大最小蚁群算法,通过引入合适的收敛性判据和状态转移规则,避免了过多使用启发式算法造成的决策耗时,提高了决策的效率和算法的全局搜索能力。最后进行了系统仿真和真实实验,实验结果表明该方法可减少激活节点的数目,特别是对于较复杂的多CCD-多目标调度,能同时保证算法具有较好的实时性和求解性能,验证了模型的有效性。