大數(shù)據(jù)驅動的機器人信息物理融合系統(tǒng)的分析與設計方法.pdf

1、隨著信息工業(yè)時代的來臨，工業(yè)制造水平在不斷的提升，越來越多的新技術在工業(yè)生產中得到普遍的應用。工業(yè)在生產過程中產生大量的數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)以指數(shù)的形式不斷地增長。在工業(yè)生產中，利用相關的技術從日益增長的工業(yè)數(shù)據(jù)中分析挖掘有利用價值的信息，從而控制產品生產的整個流程與減少生產成本等，這些都將成為企業(yè)未來發(fā)展的重要方針策略。工業(yè)4.0是德國政府提出的一個高科技戰(zhàn)略計劃，旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應性、資源效率及人因工程學的智慧工

2、廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。在工業(yè)4.0中，信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System）將生產中的供應，制造，銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，最后達到快速、有效、個人化的產品供應。
　　信息物理系統(tǒng)（CPS，Cyber-Physical Systems，簡稱CPS）是一個復雜多維度的系統(tǒng)，其把計算機網絡和物理環(huán)境深度有機地結合在一起，實現(xiàn)了系統(tǒng)中物理對象狀態(tài)信息的實時感知監(jiān)測與實時控制。通過CPS信息物理融

3、合系統(tǒng)的架構，我們可以實現(xiàn)計算、通信及物理系統(tǒng)的一體化架構的設計，使整個系統(tǒng)變得更加可靠、高效與實時協(xié)同。
　　本文通過將大數(shù)據(jù)與CPS信息物理融合系統(tǒng)深度有機地結合在一起，提出了一種基于大數(shù)據(jù)驅動的工業(yè)機器人信息物理融合系統(tǒng)的分析與設計方法。本文內容主要包括:首先介紹了大數(shù)據(jù)的基本概念，從大數(shù)據(jù)的基本概念出發(fā)，提出了工業(yè)大數(shù)據(jù)分析流程，分析了工業(yè)大數(shù)據(jù)處理所面臨的困難和挑戰(zhàn)，進而分析大數(shù)據(jù)分析處理的相關技術與方案，得出適合工業(yè)大

4、數(shù)據(jù)處理的方案;通過研究分析大數(shù)據(jù)驅動的工業(yè)機器人信息物理融合系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，得出智能工業(yè)生產需要實現(xiàn)的功能，提出了基于CPS的工業(yè)管理系統(tǒng)。利用云計算的優(yōu)點，結合CPS與云計算，提出了CPS云計算的工業(yè)管理系統(tǒng)的架構（基于HBase分布式存儲架構與基于Storm的分布式實時處理架構）;在建模方面，結合使用結構分析與設計語言AADL與物理設備建模語言Modelica，分析AADL進行CPS進行建模的優(yōu)缺點，提出基于AADL并適用于的CP

5、S分析與設計方法，對建模語言Modelica進行介紹，并對AADL模型與Modelica模型的轉換規(guī)則進行了研究。同時在對系統(tǒng)的時空行為建模方面，研究了混成自動機，并結合時間自動機，提出了混成時間自動機，將其應用到系統(tǒng)的時空行為建模中，同時給出了 AADL行為模型與UPPAAL的時間自動機之間的轉換規(guī)則，使用UPPAAL驗證工具驗證系統(tǒng)的行為模型;最后對所建立的AADL系統(tǒng)模型進行分析與檢驗，驗證本文提出的基于AADL的信息物理融合系統(tǒng)