面向生产过程的智能车间数字孪生建模及应用

数字孪生技术具有虚实融合的特性,智能车间数字孪生可以使生产过程透明化,利用实时数据可以有效指导车间生产。为实现基于数字孪生的生产过程可视化管控,提出了面向生产过程的智能车间数字孪生建模及应用。首先,建立了智能车间数字孪生系统体系架构。然后对系统实现的3项关键技术——基于点云拟合的三维几何模型构建方法、面向数据交互的对象链接与嵌入的过程控制统一架构（Object linking and embedding for process control unified architecture,OPC UA）信息建模方法、以及多源异构数据集成及虚实映射数据快速匹配方法进行了详细阐述;最后,对某发动机制造车间进行了数字孪生的实现,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于改进遗传算法的物料配送路径实时规划方法

针对离散制造车间环境复杂、外部干扰因素众多的情况,提出基于改进遗传算法的物料配送路径实时规划方法。该方法以工作中心为物料配送基础,对离散制造车间物料配送环境进行了分析,阐述了物料配送参数的多样性。在此基础上,结合物料配送时间窗要求,以最小物料配送成本为优化目标,建立了车间实时环境下的物料配送模型。采用改进遗传算法对模型进行求解,通过实例验证了该模型的可行性和有效性。     

基于元学习和PINN的变工况刀具磨损精确预测方法

刀具磨损预测对保证零件加工质量和效率、降低加工成本具有重要作用,尤其是在广泛采用难加工材料的航空航天制造领域。数据与机理融合模型能够结合机理模型和数据驱动模型的优势,是实现刀具磨损预测的有效手段。然而现有的融合方法难以有效平衡数据和机理对模型的权重,导致难以真正实现融合模型的预期效果。本文提出了一种基于元学习（Meta learning,ML）和PINN（Physics-informed neural network）的刀具磨损预测方法,通过磨损机理约束数据驱动模型的解空间,并结合元学习算法优化融合模型的损失函数以合理利用数据和机理提供的信息。实例验证结果表明,本文所提出的方法能有效提高变工况下的刀具磨损预测精度和稳定性。     

节拍合同网协议及其在作业车间AGV调度的应用

Agent技术为制造系统建模提供有了一种有效的方法,并在制造作业车间调度中得到广泛应用。Agent在基于合同网协议的作业车间AGV调度中,存在协商频繁和投标并发操作问题。为了提高合同网协议的工作效率,本文将协议进行简化,提出了一种基于节拍的改进合同网协议。该协议通过节拍有序地处理投标,并利用阈值策略,对竞标报价做出限定。最后,通过基于多Agent的作业车间AGV调度仿真实例验证了基于节拍的改进合同网协议的效果。     

基于图和子图同构算法的制造特征识别方法

针对传统制造特征难以快速识别的难题,提出了基于图和子图同构算法的制造特征识别方法。通过提取零件模型中的几何信息与拓扑信息,构造出加权属性邻接图,对零件模型进行精准描述,为建立制造特征库,定义了文件数据的存储结构,结合子图同构算法以及相关判定规则实现对常见制造特征的识别与匹配。以Creo软件中生成的零件模型为例,在VS2010平台中进行二次开发,最后以界面窗口形式展示识别结果,验证了该方法的有效性。     

一种基于AADL的IMA系统配置信息的正确性检测方法

综合模块化航空电子系统(Integrated modular avionics,IMA)中的系统配置信息的正确性是保证IMA系统可靠运行的重要保障。配置信息的重配置给系统的更新和移植提供了方便,同时也给重配置后的系统带来了不安全因素。本文针对满足ARINC653规范的IMA系统重配置信息的正确性检测方法,展开了基于架构分析和设计语言(AADL)模型转换与分析的研究。给出了一系列从ARINC653系统配置信息到AADL模型元素的映射规则,包括模块、分区、进程、健康监控、通信等核心概念,并设计了一个模型转换的方法,然后采用一个第三方的工具对所得到的AADL模型展开配置信息正确性的语义验证。最后本文还给出了一个实例分析。     

基于模型转换的IMA系统可调度性验证方法

综合模块化航空电子系统（Integrated modular avionics ,IMA）中分区运行时间特征满足需求是IMA系统安全可靠性运行的一个重要问题。本文针对满足ARINC653规范的IMA系统的层级调度特性,结合IMA系统调度配置信息,提出了一种在模型驱动工程(Model driven engineering ,MDE)框架下,基于实时嵌入式系统建模与分析（Modeling and analysis of real time and embedded system,MARTE）模型的ARINC653分区调度系统建模转换与可调度性验证的方法。借助MAST工具及其自定义调度策略功能,分析分区系统调度特性并利用MARTE 对其进行建模,并利用该工具对MARTE模型进行仿真以验证其可调度性,最后给出了一个实例分析。     

基于数据融合的航空发动机可靠性评估模型(英文)

航空发动机运行过程中广泛存在着其他类型的数据,采用数据融合方法可以充分利用多源数据获取可靠性信息。考虑到航空发动机性能衰退性故障和突发故障同时存在,表现为竞争风险的形式,这种多故障模式也会对可靠性评估结果产生影响。在竞争风险的框架前提下,提出一种基于数据融合的航空发动机可靠性评估模型。该模型相对于只利用故障数据进行的可靠性评估,具有更好的可操作性;相对于只考虑一种故障模式进行的可靠性评估,更加符合航空发动机实际,评估结果也更加准确。通过算例验证了提出方法的有效性。     

基于MQTT协议的无人机态势数据引接和计算

本文主要研究的是民用无人机的实时飞行数据引接，通过使用MQTT协议，将无人机实时的态势数据引入到系统的消息总线中，然后通过解析和计算，将无人机的实时态势数据存储到系统的高速缓存，使系统实时展示无人机的态势信息成为可能。该方案为无人机实时态势数据的引接、计算到展示提供了一体化的解决思路，为无人机的监控管理提供了必要的技术手段，同时为后续有效监管辖区内的低、小、慢民用飞行器提供平台基础。     

一种竞争窗口自适应的多媒体传感器网络MAC协议

由于多媒体传感器网络需要实时传输视频、声音和图像等信息,适用于传统无线传感器网络的MAC协议已经不能满足要求.本文针对多媒体传感器网络数据复杂的特性,设计了一种通过改变竞争窗口大小来适应各种流量类型的MAC协议,满足了不同流量类型的QoS需求.最后,针对不同数据类型在时延以及网络吞吐量两个方面做了仿真实验,并且和T-MAC协议在网络能量消耗方面进行了比较.结果表明,新提出的协议在此方面优于T-MAC协议.     

基于自适应模板的异构数据转换技术研究与实现

由于异构数据之间存储产品、存储结构和存储形式方面的差异性,使其数据转换出现离散,符合度出现偏差。本文提出一种在异构数据转换系统中实现三个对应转换模板的方法,确保系统设计满足高内聚和低耦合要求,探讨了模板实现中的关键技术。以自适应数据转换模板来实现不同类型源数据对应转换模板的自动匹配是一种有效的方法,并且具有良好的可扩展性;同时,注重通过对算法的改进降低了时间复杂度。通过高校大学生基本信息这种典型的异构数据转换进行了实例验证,较好地印证了本文的主要结果,具有良好的符合度。     

基于LPC2214的传感器网关设计

针对物联网上数据信息传输的正确性、实时性及安全性要求,在对标准TCP/IP协议进行分析的基础上,提出了一种适应物联网需求的嵌入式传感器网关设计方案。对标准TCP/IP协议进行了裁剪并给予实现,设计了面向物联网的传感器网关的基本构造和网络模块的接入电路,并将嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ移植到性能优异的32位ARM核微处理器LPC2214上。研究结果表明:该传感器网关可有效地应用于物联网中局部传感网的数据转换,使其能够在互联网上进行传输,具有结构简单、成本低、性能可靠等优点。     

FAULT-TOLERANT INTEGRATED NAVIGATION SYSTEM BASED ON NEURONS

讨论了容错组合导航系统中的信息融合问题,提出了一种用于多传感器组合导航系统信息融合的神经元方法。通过仿真实验,验证了这种方法的可行性,该方法可以替代传统的需要估计协方差的数据融合算法,可以满足导航精度要求。     

实时多任务环境下MAP与BITBUS异构网络互连

ＭＡＰ的应用层提供了多种通信标准，其中ＭＭＳ（制造报文规范）是一种能够满足工厂环境中各种自动化设备之间通信需要的协议。在我国，ＢＩＴＢＵＳ网已被大量使用于底层设备互连，在技术和实现上都较成熟。本文以ＭＡＰ，ＢＩＴＢＵＵ网络体系结构和协议为基础，根据网络互连方法和原则，构造了一个应用层同关，提出了网关的物理模型，从而给出ＭＡＰ网与ＢＴＴＢＵＳ网互连的一种设计方案及在ＡＭＸ实时多任务环境下的互连实现。     

复合型跨声速风洞AGARD-B标模设计与加工制造方法

提出一种内部嵌套金属骨架/外部光敏树脂快速成型制造复合型跨声速风洞模型的方法,以AGARD-B标模为验证实例,介绍了复合型模型内部金属骨架与光敏树脂外形结构设计与加工制造方法,并完成了验证模型机翼金属骨架结构优化设计;对验证模型的强度、刚度校核与试验系统振动分析结果表明,在跨声速范围此方法基本可行.与金属模型相比,复合型模型减小了风洞模型重量,提高了模型-支撑系统固有频率,缩短了模型设计与加工周期.     

含空冷器管道系统气柱固有频率研究

根据空冷器国标GB/T-15386-94和工程中惯用的空冷器结构模型设计并制造了简易空冷器模型,搭建了含空冷器管道系统气柱固有频率实验测试平台;用计算流体动力学(CFD)方法建立了管道系统流体动力学模型。通过对比模拟结果与实验数据验证了试验方法(扫频法)及模拟所用方式(频响法)的合理性与正确性。基于实验和模拟结果提出了空冷器作为管道系统中特殊管路元件时合理的参数化模型即“容-管-容”参数化模型,为工程中计算含空冷器管道系统气柱固有频率提供了直接有效的方法。     

基于随机维纳过程的结构损伤寿命预测与可靠性评估方法

提出了一种基于随机维纳过程的结构损伤寿命预测与可靠性评估方法。首先,利用随机维纳过程对产品进行性能退化建模与寿命预测模型建立;其次,利用性能退化试验数据,通过参数无偏估计方法结合最小二乘原理计算得出模型参数的估计;然后利用建立的模型对产品进行寿命预测与可靠性评估;最终以某齿轮为实例,验证了所提出的方法的适用性和有效性。     

基于Web信息处理的机位信息融合设计与实现

基于Web应用逆向工程提出一种网页信息提取的数据融合方案,利用HTTP的POST请求智能获取网页信息,通过自定义串口协议将数据送至服务器,最终采用C#正则表达式提取有效信息,设计在汕头空管站飞行计划处理系统(FIPS)与潮汕机场航班信息查询系统的数据融合中投入实际应用。     

基于速度矢量场的无人机实时动态航路规划

针对局域动态环境中无人机实时航路规划展开研究,提出了一种基于速度矢量场的二维动态实时航路规划方法。通过建立不同空间特征区域速度场模型,实现了速度场驱动下的无人机航路规划。文中采用虚拟目标点法解决了速度矢量场航路规划局部陷阱问题;采用探测步长法,实现了无人机机动约束的融合,解决了航路可飞性问题;在动态实时规划应用中,确立了环境信息更新方法,实现了对动态环境的描述。通过仿真验证,表明速度矢量场法能够根据动态环境信息及时规避威胁到达目标点,算法具有良好的完备性和实时性,适用于局域动态环境中的快速航迹规划。     

D-S证据理论在多传感器数据融合中的应用

近年来,许多领域都在进行多传感器数据融合技术的研究。多传感器数据的属性融合有很多算法,最常用的算法是贝叶斯决策检验法,国际上已提出将证据理论用于数据融合,但在这方面的理论基础还不完善。本文研究了证据理论在多传感器数据融合中的应用。Ｄｅｍｐｓｔｅｒ－Ｓｈａｆｅｒ方法是对Ｂａｙｅｓ决策检验法的推广,证据理论比概率论满足更弱的公理系统,并且在区分不确定与不知及精确反映证据收集过程等方面显示了很大的灵活性。文中阐述了Ｄ－Ｓ证据理论的数学性质,给出了可信度公理及Ｄ－Ｓ综合规则,并进行了计算机仿真实验,实验结果说明这种判决方法非常实用,用于数据融合算法非常有效