面向網(wǎng)絡(luò)化制造的智能監(jiān)控技術(shù)研究.pdf

1、利用互聯(lián)網(wǎng)覆蓋面廣且極其方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢，網(wǎng)絡(luò)化制造在空間上幾乎是無限地延伸了企業(yè)的業(yè)務(wù)和運(yùn)作空間。如何使實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化制造的企業(yè)提高設(shè)備資源共享、實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備的監(jiān)控和故障診斷、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)的集成，是擺在每一個(gè)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化制造的現(xiàn)代企業(yè)面前一個(gè)急需解決的問題。而面向網(wǎng)絡(luò)化制造的設(shè)備智能控制技術(shù)是解決上述問題的關(guān)鍵技術(shù)之一，它使現(xiàn)代制造企業(yè)能夠提高設(shè)備的利用率，提高操作者的安全性和工作效率，節(jié)儉成本，更高效合理地利用人力資源

2、，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)調(diào)作業(yè)。因此開展網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境下機(jī)電設(shè)備的智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建原理和實(shí)施技術(shù)的深入研究具有重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 為了使機(jī)電設(shè)備的智能監(jiān)控系統(tǒng)與其他面向網(wǎng)絡(luò)化制造的應(yīng)用系統(tǒng)集成，本文提出了一種面向網(wǎng)絡(luò)化制造的設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)研究了基于互連網(wǎng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制、工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的智能控制技術(shù)、基于人工免疫的智能故障診斷、基于多模冗余的容錯(cuò)控制技術(shù)、基于多Agent原理的分布式診斷系統(tǒng)建模等關(guān)鍵技術(shù)，研制開發(fā)了現(xiàn)場控

3、制單元的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，研制開發(fā)了基于Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控的原型系統(tǒng)。論文為我國制造業(yè)在網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境下的設(shè)備智能監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行了有益的探索，它的主要研究成果和特色如下： 1．提出了一種面向網(wǎng)絡(luò)化制造的設(shè)備智能監(jiān)控平臺的功能體系結(jié)構(gòu)，即在數(shù)據(jù)服務(wù)中心所管理的可共享資源支撐下，利用應(yīng)用工具集，便捷地為用戶層的各類用戶提供設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制功能。分析了該平臺實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)，如機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷等。 2．研

4、究和討論了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的時(shí)延與擁塞、采樣周期與控制周期的選擇等問題對網(wǎng)絡(luò)控制性能的影響，對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、工作時(shí)序等進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了一種基于Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施方案，闡述了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，針對指令型控制信號在網(wǎng)息傳輸中的不確定延時(shí)，采用緩沖器技術(shù)設(shè)計(jì)了時(shí)延補(bǔ)償器，改善了系統(tǒng)的控制性能。從身份認(rèn)證、超時(shí)自我保護(hù)、用戶沖突等三方面論述了系統(tǒng)的安全策略機(jī)制。并且選擇TCP協(xié)議及ActiveX技術(shù)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件。

5、 3．提出了一種基于H<,∞>魯棒控制理論的電液位置伺服遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，針對連續(xù)型控制信號在網(wǎng)絡(luò)傳輸中不確定時(shí)變延時(shí)，設(shè)計(jì)了H<,∞>控制器來改善電液位置伺服遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的魯棒跟蹤性能，并作了仿真研究。通過仿真表明設(shè)計(jì)的H<,∞>控制器不僅可以得到期望的穩(wěn)定控制，還能降低時(shí)延對系統(tǒng)的影響。 4．現(xiàn)場工業(yè)設(shè)備智能控制單元是實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制的基礎(chǔ)。在分析現(xiàn)場設(shè)備功能結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提出了一種現(xiàn)場設(shè)備智能控制單元模型；采用通斷電液

6、控制理論設(shè)計(jì)開發(fā)了基于PLC的通斷電液位置現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)。采用單神經(jīng)元自適應(yīng)PID設(shè)計(jì)開發(fā)了基于PC的氣動(dòng)力伺服現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)； 5．受生物免疫系統(tǒng)的啟示建立的人工免疫系統(tǒng)是一個(gè)不亞于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能系統(tǒng)。通過對生物免疫系統(tǒng)與免疫應(yīng)答過程的分析，給出了抗體的激勵(lì)和抑制、抗體的克隆選擇和變異等人工免疫模型。在分析傳統(tǒng)人工免疫算法和負(fù)向選擇算法的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的負(fù)向選擇算法。結(jié)合液壓泵殼體震動(dòng)理論，將改進(jìn)的負(fù)向選擇算法應(yīng)用于液

7、壓泵的故障診斷中，實(shí)現(xiàn)了基于人工免疫的故障智能診斷。 6．基于多模冗余的智能容錯(cuò)控制技術(shù)是滿足連續(xù)生產(chǎn)要求、提高系統(tǒng)可靠性的最有效的手段之一。本文給出了智能容錯(cuò)控制的基本結(jié)構(gòu)及原理，討論了多模冗余智能容錯(cuò)控制方案及冗余度配置等容錯(cuò)控制技術(shù)，討論了并聯(lián)系統(tǒng)、旁聯(lián)系統(tǒng)及表決系統(tǒng)的可靠性模型。從硬件冗余容錯(cuò)和軟件容錯(cuò)兩方面設(shè)計(jì)開發(fā)了基于多模型冗余容錯(cuò)的離心力氣動(dòng)力自動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 7．采用人工智能理論對分布式遠(yuǎn)程故障智能診斷

8、系統(tǒng)的眾多研究中，多Agent系統(tǒng)為研究的主流之一。在構(gòu)建遠(yuǎn)程智能故障診斷系統(tǒng)框架模型的基礎(chǔ)上，討論了遠(yuǎn)程故障診斷的流程。在討論和分析Agent及多Agent基本結(jié)構(gòu)、功能模塊的基礎(chǔ)上，運(yùn)用多Agent的建模理論，以液壓系統(tǒng)的故障診斷為例，給出了一種遠(yuǎn)程智能故障診斷的多Agent模式，分析了該系統(tǒng)的構(gòu)成、協(xié)調(diào)機(jī)制，給出了該系統(tǒng)診斷任務(wù)分解與控制策略。 8．在上述原理方法研究的基礎(chǔ)上，以四川省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“基于Web服務(wù)技術(shù)的