基于Agent的可重构数控系统

摘要

一种基于Agent的可重构数控系统，包括：调度规划层、重构模块、资源管理模块、若干组重构域模块及其对应的控制组模块以及控制模块，重构模块的输入端与调度规划层和资源管理模块相连接并接收任务信息和系统状态信息，生成重构控制信息发送至重构域模块；资源管理模块向重构模块提供系统状态信息并接受控制组模块输出的状态信息反馈以更新系统状态信息；重构域模块接收重构控制信息并分配给对应的控制组模块，若干个重构域模块之间相互连接，同时若干个对应的控制组模块之间也相互连接构成联邦结构并传输合作加工任务信息；控制模块与其对应的控制组模块相连接并传输控制信息。

权利要求

1.一种基于Agent的可重构数控系统，其特征在于，包括：调度规划层、重构模块、资源管理模块、若干组重构域模块及其对应的控制组模块以及控制模块，其中：重构模块的输入端与调度规划层和资源管理模块相连接并接收任务信息和系统状态信息，生成重构控制信息发送至重构域模块；资源管理模块向重构模块提供系统状态信息并接受控制组模块输出的状态信息反馈以更新系统状态信息；重构域模块接收重构控制信息并分配给对应的控制组模块，若干个重构域模块之间相互连接，同时若干个对应的控制组模块之间也相互连接构成联邦结构并传输合作加工任务信息；控制模块与其对应的控制组模块相连接并传输控制信息，且所述的重构模块包括：重构建模单元、重构方法单元以及重构优化单元，其中：重构建模单元综合任务信息和系统状态信息并建立满足当前合作加工任务信息的重构模型后输出至重构方法单元；重构方法单元调用既定方法中的重构行为并生成重构控制信息输出至重构优化单元；重构优化单元根据历史重构控制方案进行最低成本匹配选择并生成重构控制信息发送至重构域模块；

所述的重构域模块完成重构执行管理功能，为控制组模块提供注册、协调、管理以及注销服务，并同其他可重构数控系统中的重构域模块或同一可重构数控系统中的其他重构域模块之间传输重构域建立请求；

所述的控制组模块同其他可重构数控系统中的控制组模块或同一可重构数控系统中的其他控制组模块相连接并传输合作加工任务信息；

所述的控制模块接收控制组模块输出的控制信息并执行具体运动；

所述的控制信息是指满足多种控制场合的控制指令序列，包括：交直伺服控制指令、传感器控制反馈指令或DIO指令。

说明书

基于Agent的可重构数控系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种计算机数字控制技术领域的系统，特别是一种基于Agent的可重构数控系统。

背景技术

[0002] 进入信息时代，制造业面临新的挑战和机遇，一方面，全球竞争的加剧与技术的快速进步使产品的生命周期日益缩短；另一方面，信息技术的发展与普及使得分工与合作在更大的范围和更高深的层次上进行。制造企业及其制造系统所面临的环境是持续变化的和不可预测的。制造系统必须能够快速、有效的响应环境的变化。

[0003] 如今，制造业进入“以客户为中心”的生产环境，由于客户化产品各不相同，企业面临不断设计新产品的需要；同时，客户化产品的生产加工过程也各不相同，企业面临不断重构制造系统得需求。传统的制造系统已经不能适应这种复杂而又具有突变的、非平稳的制造环境，具有可重构能力的制造系统是必须的。

[0004] 在分布式人工智能领域，Agent是一种具有智能行为能力的单元，能够独立的完成既定任务，也可以通过与其他Agent的合作共同完成任务。美国密歇根大学的Koren教授提出了可重构制造系统后，开展了大量的可重构制造系统方面的研究，包括可重构的机床、可重构的数字控制器、可重构的生产系统。相应的具有可重构能力的制造设备也问世了，这些都为可重构制造系统的研究、对建立面向市场的制造系统的研究提供了基础。

[0005] 基于上述背景，在开放式数控技术的基础上，开发面向可重构数控系统的数字化控制器，目前还没有相应功能的产品。基于上述考虑，本项目综合运用多种专利和技术成果，开发具有统一接口平台的数字化控制器，包括对上层ERP系统的生产需求指令接口和对下层的可重构机床的接口，开发具有更改自身拓扑结构、指导数控系统重构能力的数字化控制器。

[0006] 经对现有技术的文献检索发现，乔兵等在《南京航空航天大学学报》2001年第33卷第1期上发表的《多Agent智能制造系统研究综述》，该文中提出应用Agent及多Agent系统在制造执行系统中应用，具体为控制器系统的构建。其不足在于：该控制系统不能满足可重构控制系统的要求，具体为不具有依据任务的自我规划能力。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于Agent的可重构数控系统。运用Agent智能体技术、模块化的软硬件技术，在混合式可重构框架下实现制造系统的数字化控制。该数控系统，可以快速重构自身的控制逻辑和内部架构，快速应对变化的制造需求。

[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：调度规划层、重构模块、资源管理模块、若干组重构域模块及其对应的控制组模块以及控制模块，其中：重构模块的输入端与调度规划层和资源管理模块相连接并接收任务信息和系统状态信息，生成重构控制信息发送至重构域模块；资源管理模块向重构模块提供系统状态信息并接受控制组模块输出的状态信息反馈以更新系统状态信息；重构域模块接收重构控制信息并分配给对应的控制组模块，若干个重构域模块之间相互连接，同时若干个对应的控制组模块之间也相互连接构成联邦结构并传输合作加工任务信息；控制模块与其对应的控制组模块相连接并传输控制信息。

[0009] 所述的重构模块包括：重构建模单元、重构方法单元以及重构优化单元，其中：重构建模单元综合任务信息和系统状态信息并建立满足当前合作加工任务信息的重构模型后输出至重构方法单元；重构方法单元调用既定方法中的重构行为并生成重构控制信息输出至重构优化单元；重构优化单元根据历史重构控制方案进行最低成本匹配选择并生成重构控制信息发送至重构域模块。

[0010] 所述的重构域模块完成重构执行管理功能，为控制组模块提供注册、协调、管理以及注销服务，并同其他可重构数控系统中的重构域模块或同一可重构数控系统中的其他重构域模块之间传输重构域建立请求。

[0011] 所述的控制组模块同其他可重构数控系统中的控制组模块或同一可重构数控系统中的其他控制组模块相连接并传输合作加工任务信息。

[0012] 所述控制模块接收控制组模块输出的控制信息并执行具体运动，所述控制信息是指满足多种控制场合的控制指令序列，包括：交直伺服控制指令、传感器控制反馈指令或DIO指令。

[0013] 与现有技术相比，本发明具有如下特点：利用本发明使得控制器可以根据不同加工任务实现控制模块的快速重构；机器的设计经济地满足所需的生产能力和功能，配置决速、经济使得机器成本减小20％左右；在火焰切割机组的机床设计中使用该方法使得原开发周期缩短3个月。

附图说明

[0014] 图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

[0015] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0016] 如图1所示，以火焰切割机组为例，本实施例包括：调度规划层、重构模块、资源管理模块、若干组重构域模块及其对应的控制组模块以及控制模块，其中：重构模块的输入端与调度规划层和资源管理模块相连接并接收任务信息和系统状态信息，生成重构控制信息发送至重构域模块；资源管理模块向重构模块提供系统状态信息并接受控制组模块输出的状态信息反馈以更新系统状态信息；重构域模块接收重构控制信息并分配给对应的控制组模块，若干个重构域模块之间相互连接，同时若干个对应的控制组模块之间也相互连接构成联邦结构并传输合作加工任务信息；控制模块与其对应的控制组模块相连接并传输控制信息。

[0017] 所述的重构模块包括：重构建模单元、重构方法单元以及重构优化单元，其中：重构建模单元综合任务信息和系统状态信息并建立满足当前合作加工任务信息的重构模型后输出至重构方法单元；重构方法单元调用既定方法中的重构行为并生成重构控制信息输出至重构优化单元；重构优化单元根据历史重构控制方案进行最低成本匹配选择并生成重构控制信息发送至重构域模块。

[0018] 所述的重构域模块完成重构执行管理功能，为控制组模块提供注册、协调、管理以及注销服务，并同其他可重构数控系统中的重构域模块或同一可重构数控系统中的其他重构域模块之间传输重构域建立请求。

[0019] 所述的控制组模块同其他可重构数控系统中的控制组模块或同一可重构数控系统中的其他控制组模块相连接并传输合作加工任务信息。

[0020] 所述控制模块接收控制组模块输出的控制信息并执行具体运动，所述控制信息是指满足多种控制场合的控制指令序列，包括：交直伺服控制指令、传感器控制反馈指令或DIO指令。

[0021] 本系统通过以下方式进行工作：火焰切割机组具有22自由度，也就是具有22个切割枪，每一个切割枪需要一个控制模块来控制具体的行为，因此该系统具有22个控制模块。其余部分在计算机内通过软件的形式实现。调度规划层将加工任务发送到重构模块，重构建模单元对加工逻辑进行分析；在重构方法库中比对、选择，确立多个控制律；重构优化单元选择同当前控制律最为接近的控制律作为重构信息输出。重构域模块接收到新的控制任务，注册一个控制组模块，并将控制信息发送至该控制组模块。控制组模块根据控制信息，在资源管理模块中调用闲置的控制模块。成功，则建立主从关系；否则，失败返回。如果成功，则根据控制律依次驱动控制模块，实现加工任务。