自律分散系統(tǒng)動(dòng)態(tài)進(jìn)化問題研究.pdf

1、自律分散系統(tǒng)(Autonomous Decentralized Systern，ADS)技術(shù)經(jīng)過近20年的理論研究、應(yīng)用研究、國際學(xué)術(shù)交流以及標(biāo)準(zhǔn)化工作，形成了較為完整的技術(shù)體系。 ADS的前提是系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化性和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的對等性。這一前提隱含著當(dāng)前子系統(tǒng)的集合構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，因而系統(tǒng)的時(shí)間、空間尺度不是在設(shè)計(jì)階段決定的，而是在運(yùn)行階段動(dòng)態(tài)變化的。 人工進(jìn)化功能、潛在功能和自我進(jìn)化功能隨時(shí)空動(dòng)態(tài)進(jìn)化表達(dá)技術(shù)的研究，

2、構(gòu)成AlDS三個(gè)新的研究方向：異構(gòu)自律分散系統(tǒng)、角色自律分散系統(tǒng)和智能自律分散系統(tǒng)。 本文以解決ADS系統(tǒng)的時(shí)空動(dòng)態(tài)進(jìn)化問題為目標(biāo)，從異構(gòu)數(shù)據(jù)層、異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)集成層和潛在功能時(shí)空動(dòng)態(tài)進(jìn)化表達(dá)層研究相關(guān)技術(shù)。重點(diǎn)研究內(nèi)容包括：異構(gòu)數(shù)據(jù)共存條件下，支持通信服務(wù)質(zhì)量的自律分散通信協(xié)議；異構(gòu)自律分散系統(tǒng)集成時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)過濾的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)集成模型及其評價(jià)技術(shù)；實(shí)現(xiàn)功能時(shí)空動(dòng)態(tài)進(jìn)化的角色自律分散系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)；角色自律分散系統(tǒng)的形

3、式化描述方法。 在支持通信服務(wù)質(zhì)量的自律分散通信協(xié)議研究方面，研究一個(gè)支持通信服務(wù)質(zhì)量的自律分散協(xié)議…QoS-ADP。在分析測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)語義的基礎(chǔ)上，定義測控系統(tǒng)的通信服務(wù)質(zhì)量；建立一種有效的數(shù)據(jù)自描述機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的時(shí)間、精度等屬性的白描述；討論數(shù)據(jù)的過慮和仲裁機(jī)制；討論基于以太網(wǎng)和基于CAN總線的二類實(shí)現(xiàn)技術(shù)，并進(jìn)行仿真試驗(yàn)。結(jié)果表明，QoS-ADP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性與可靠性的折衷、數(shù)據(jù)的自律選擇。采用冗余節(jié)點(diǎn)，異構(gòu)精

4、度數(shù)據(jù)源選擇等方式可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容錯(cuò)，在數(shù)據(jù)級實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)進(jìn)化。 在異構(gòu)自律分散系統(tǒng)集成模型研究方面，建立網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)模型，討論信息的路徑長度優(yōu)化技術(shù)，設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)過濾協(xié)議和數(shù)據(jù)過濾算法，建立網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量模型、工作能力模型，通過仿真計(jì)算評價(jià)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的工作能力。仿真計(jì)算表明，網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)工作能力全面優(yōu)于單節(jié)點(diǎn)網(wǎng)關(guān)、故障切換網(wǎng)關(guān)和定時(shí)切換網(wǎng)關(guān)，可適用于異構(gòu)自律分散系統(tǒng)的綜合集成，在異構(gòu)應(yīng)用級實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)進(jìn)化。 在角色

5、自律分散系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究方面，提出自動(dòng)化系統(tǒng)新的設(shè)計(jì)開發(fā)理念和方法；提出角色域與數(shù)據(jù)域雙重驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)(RDDA)模型；提出一種改進(jìn)的局部分簇算法(ILCA)，實(shí)現(xiàn)類似于生物的自然選擇機(jī)制；組態(tài)配置文件實(shí)現(xiàn)策略和機(jī)制的分離，角色仲裁實(shí)現(xiàn)控制中心角色轉(zhuǎn)移和子站角色轉(zhuǎn)移，動(dòng)態(tài)加載機(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更新和同步。仿真試驗(yàn)表明，角色域與數(shù)據(jù)域雙重驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)RDDA，是一種支持系統(tǒng)進(jìn)化的、與策略無關(guān)的系統(tǒng)構(gòu)造方法，實(shí)現(xiàn)了策略與機(jī)制

6、分離，功能表達(dá)與功能分離，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對主/從結(jié)構(gòu)，客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)和對等結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一描述，可提高系統(tǒng)的快速重組、動(dòng)態(tài)可重構(gòu)水平。展示了RDDA結(jié)構(gòu)的技術(shù)可行性和潛在應(yīng)用前景。 在角色自律分散系統(tǒng)形式化描述方法研究方面，提出角色自律度描述矩陣，RN-C方案。給出角色、角色空間、角色行為狀態(tài)的形式化描述。采用RN-C方案對RDDA結(jié)構(gòu)中的行為原語進(jìn)行描述。建立角色UML狀態(tài)圖及其轉(zhuǎn)移標(biāo)記系統(tǒng)，角色自動(dòng)機(jī)/擴(kuò)展分層自動(dòng)機(jī)模型。角色自律度

7、描述矩陣，提供了一個(gè)系統(tǒng)宏觀視圖，適用于系統(tǒng)分析階段。RN-C描述方案，建立了角色與行為的關(guān)系，以及與RDDA的映射關(guān)系，顯示了對系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的有效性。UML狀態(tài)圖實(shí)現(xiàn)了RoADS角色與行為的分層并行復(fù)合建模，對指導(dǎo)系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)有重要價(jià)值。復(fù)合函數(shù)γ描述了RA與AA之間的層次復(fù)合關(guān)系，組態(tài)/格局描述了RoADS多個(gè)Agent之間角色轉(zhuǎn)移的并發(fā)行為，實(shí)現(xiàn)了角色與行為的分層并行復(fù)合關(guān)系的建模表達(dá)。初步構(gòu)成了一個(gè)角色自律分散系統(tǒng)形式