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第1章 智能制造系统研究进展1

1.1制造系统发展趋势1

1.2制造系统中的控制模式2

1.2.1制造系统控制模式的主要研究内容3

1.2.2制造系统控制模式分类5

1.2.3制造控制系统面临的问题7

1.3智能制造系统8

1.3.1多智能体制造系统8

1.3.2 Holonic制造系统9

1.3.3分形制造系统11

1.3.4生物型制造系统11

1.3.5智能制造系统模式综合分析14

1.4智能制造系统的协调机制14

1.4.1协调的基本概念15

1.4.2协调机制的分类16

1.4.3协调机制形式化描述方法21

1.5类生物化制造系统的概念21

1.6本章小结24

参考文献24

第2章 类生物化制造系统模型31

2.1引言31

2.2类生物化制造系统的生物学背景31

2.2.1人体神经系统32

2.2.2人体内分泌系统33

2.2.3人体免疫系统35

2.2.4人体神经—内分泌—免疫系统调节网络36

2.3类生物化制造系统协调控制模型39

2.3.1现代制造系统与有机生命系统之间的相似性39

2.3.2类生物化制造系统协调控制模型40

2.3.3类生物化制造系统协调控制模型的功能特点44

2.4类生物化制造系统模型的形式化描述45

2.4.1形式化描述的必要性45

2.4.2类生物化制造系统的形式化定义和描述46

2.4.3基于π演算的控制体系结构的形式化描述47

2.5本章小结50

参考文献51

第3章 基于内分泌调节机制的改进型车间调度优化算法53

3.1引言53

3.2车间调度问题54

3.2.1调度问题的描述及其分类54

3.2.2车间调度问题的特点55

3.2.3调度问题的研究方法55

3.2.4现有调度方法存在的问题58

3.3内分泌系统中激素调节规律58

3.4基于内分泌激素调节的自适应遗传算法60

3.4.1 Job-Shop调度模型60

3.4.2基本遗传算法求解车间调度问题61

3.4.3基于内分泌激素调节机制的自适应遗传算法63

3.4.4参数选择范围讨论65

3.4.5调度实例65

3.4.6对比实验研究69

3.5基于内分泌调节机制的IAPSO在PFSP调度问题中的应用研究70

3.5.1研究现状70

3.5.2置换流水车间调度问题72

3.5.3求解PFSP的IAPSO算法73

3.5.4实验仿真与结果分析76

3.6本章小结78

参考文献79

第4章 基于神经内分泌协调机制的Job Shop动态重调度82

4.1引言82

4.2基于神经内分泌调节机制的动态重调度82

4.2.1类生物化制造系统的组成82

4.2.2动态重调度模型83

4.3基于内分泌调节的资源分配机制86

4.3.1生物的内分泌调节机制86

4.3.2类生物化制造系统的内分泌调节模型86

4.3.3类生物化制造系统的资源分配机制87

4.4类生物化制造系统的动态重调度90

4.4.1紧急订单的动态重调度90

4.4.2机床故障的动态重调度91

4.4.3生产延迟的动态重调度92

4.5案例分析94

4.5.1性能指标95

4.5.2结果分析95

4.6本章小结97

参考文献97

第5章 基于激素反应扩散原理的制造系统动态协调机制99

5.1引言99

5.2内分泌系统中激素反应扩散机制99

5.2.1内分泌系统中激素反应扩散过程99

5.2.2激素反应扩散机制模型101

5.2.3激素反应扩散过程中的隐式协调机制102

5.3制造系统中生产任务与资源协调优化模型103

5.4基于激素反应扩散机制的“任务—资源”动态协调算法104

5.4.1构建类生物化制造系统的激素信息104

5.4.2激素容留环境的建立105

5.4.3基于激素反应扩散机制的隐式协调算法105

5.4.4突发事件动态处理策略108

5.5应用分析112

5.5.1制造任务协调优化112

5.5.2突发事件动态协调115

5.6本章小结117

参考文献117

第6章 基于激素调节原理的多AGV自组织运作119

6.1引言119

6.2多AGV区域控制模型120

6.3基于DHMRCS的多AGV防碰撞及防死锁机制研究121

6.3.1多AGV碰撞类型121

6.3.2 DHM RCS模型122

6.3.3基于DHMRCS的多AGV防碰撞及防死锁机制123

6.4基于激素调节原理的多AGV调度系统建模126

6.4.1激素调节规律126

6.4.2调度过程中的时间参数128

6.4.3基于激素调节原理的多AGV动态调度模型129

6.4.4基于激素调节机制的运输任务分配和AGV调度机制133

6.5仿真实验134

6.5.1实验描述134

6.5.2结果分析135

6.6本章小结139

参考文献139

第7章 基于激素调控机制的生产控制模型与方法141

7.1引言141

7.2研究背景141

7.3基于激素调控机制的类生物化制造系统自适应控制模型143

7.3.1神经内分泌激素的调节原理143

7.3.2激素调控理论143

7.3.3类生物化制造系统层次模型144

7.3.4基于控制理论的类生物化制造系统控制模型145

7.3.5类生物制造系统自适应控制器性能仿真分析151

7.4基于神经内分泌调节原理的在制品控制器优化设计154

7.4.1神经内分泌系统的调节原理154

7.4.2基于多重反馈机制的WIP库存优化控制模型155

7.4.3应用实例159

7.5本章小结163

参考文献163

第8章 基于人工免疫的制造系统监控技术165

8.1引言165

8.2监控系统与免疫系统的相似性165

8.3制造系统免疫监控模型的构建166

8.3.1制造系统的免疫监控模型166

8.3.2免疫监控模型的运行机制168

8.3.3免疫监控模型的算法实现流程169

8.4制造系统免疫监控的功能模块分析170

8.4.1制造系统扰动分析170

8.4.2系统的免疫识别模块171

8.4.3系统的免疫状态评估模块172

8.4.4系统的免疫应答模块177

8.4.5系统的免疫调节模块182

8.5制造系统免疫监控示例182

8.5.1免疫监控指标体系的构建182

8.5.2系统中抗原的免疫识别184

8.5.3系统的免疫状态评估185

8.5.4系统对抗原的学习与记忆190

8.5.5系统的免疫自适应调节194

8.6本章小结194

参考文献194

第9章 原型系统仿真平台设计与开发196

9.1引言196

9.2原型系统硬件平台开发197

9.2.1原型系统硬件平台体系结构197

9.2.2原型系统类体液环境的设计198

9.2.3原型系统硬件仿真实验平台204

9.3原型系统软件系统开发205

9.3.1软件系统架构205

9.3.2软件系统功能组成206

9.4原型系统运行实例207

9.4.1类生物化制造系统调度实验208

9.4.2基于激素隐式协调机制的适应性试验210

9.4.3制造系统实验仿真平台的免疫监控214

9.5本章小结217

参考文献217