论文题目: 基于多Agent理论和虚拟现实技术的工控人机系统研究及应用
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 王滔
导师: 费敏锐
关键词: 人机交互,理论,多系统,虚拟现实,粗糙集,模糊逻辑
文献来源: 上海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 现代工业正朝着大型化和复杂化方向发展,而传统工业监测和控制系统却由此显示出海量信息下人机交互功能的相对低效。这个瓶颈迫使研究者们去努力寻求突破传统理论和技术的框架,结合知识工程、生物工程等其它相关学科去展开多层次和多目标的综合研究,以求产生一些新构思、新概念和新方法来设计工控人机界面,从而实现更为简易、高效的人机交互,以适应现代工业的发展。 本文首先分析了现代工业监测和控制系统的发展趋势及其界面系统的属性、特点和应用发展要求。在此基础上,依托人机交互与人工智能、图形图像等领域的交叉研究成果,提出并创建了以多Agent系统(MAS)为后台支撑,以虚拟信息空间为前台交互界面的三维场景式工控人机界面体系,通过智能化、拟人化和个性化的交互模式,形象、直观、高效地完成工业实时监控任务。最后,通过两个应用实例,建立了本文提出的新型工控人机系统的基本框架,为现代工控人机系统的发展提供了一条可供参考的研究与实现途径。 本文的研究沿着问题—理论—应用这条主线展开,主要研究成果体现在以下6个方面: 1)提出了基于MAS的工控界面框架体系。首先,提出工控界面Agent的组织结构模型,并通过定义“普遍认同原则”和“可重复验证原则”,建立工控界面Agent的思维推理模型。由此创建工控界面Agent实例和工控界面MAS基本框架。然后,提出基于本体论的知识共享模型和基于KQML及XML的通信模型,建立工控界面MAS的通信机制。最后,通过自适应用户建模,将用户与整个工控界面MAS融为一体,构成工控界面“泛MAS框架体系”。 2)提出了基于粗糙集理论的Agent数值化模型建立方法。首先,给出了工控界面Agent的静态和动态属性的定义。然后,创新地运用粗糙集知识表达系统和知识分类方法,提出了建立工控界面Agent数值化模型的方法,并结合前文的Agent实例进行了验证,将整个工控界面MAS置于一个可描述的统一框架下。从而为工控界面Agent结构、属性、状态在计算机内的数值化处理和多Agent之间协作的有效开展创造了条件。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 研究背景及国内外研究概况
1．2．1 现代工控人机系统及其发展概述
1．2．2 人机系统与人机交互技术的发展与变革
1．2．3 MAS和VR技术对人机交互技术发展的影响
1．3 课题来源及研究意义
1．4 主要研究工作及贡献
1．5 论文内容安排
第二章 基于MAS的工控界面框架体系
2．1 引言
2．2 Agent理论基础
2．2．1 Agent理论的概念、特点和意义
2．2．2 MAS与联合问题求解
2．3 工控界面MAS基本框架的研究和建立
2．3．1 Agent的组织结构模型
2．3．2 Agent的思维推理模型
2．3．3 工控界面 Agent的组织结构模型和思维推理模型
2．3．4 工控界面 MAS基本框架的建立
2．4 工控界面MAS的通信模型
2．4．1 基于本体论的工控界面Agent知识共享模型
2．4．2 基于KQML和XML的工控界面MAS通信模型
2．5 工控界面的泛MAS框架体系
2．5．1 用户模型与用户信息提取
2．5．2 工控界面MAS中的自适应用户建模
2．5．3 基于用户模型的工控界面泛MAS框架体系
2．6 本章小结
第三章 工控界面Agent的数值化模型
3．1 引言
3．2 粗糙集理论基础
3．3 基于粗糙集理论的工控界面Agent数值化模型研究
3．3．1 基于粗糙集理论的工控界面Agent静态属性数值化模型
3．3．2 基于粗糙集理论的工控界面Agent动态属性数值化模型
3．3．3 工控界面MAS的数值化模型
3．4 本章小结
第四章 工控界面MAS的协作规则
4．1 引言
4．2 MAS的协作问题
4．2．1 MAS的协作和协调一致性
4．2．2 MAS协作问题的形式化模型
4．2．3 MAS的协作方法及其特点
4．2．4 工控界面MAS中的协作机制和要解决的主要问题
4．3 基于粗糙集理论的工控界面MAS协作规则的建立
4．4 工控界面MAS协作规则的优化
4．5 协作规则的测试和对比
4．6 本章小结
第五章 基于虚拟现实技术的三维场景式工控界面
5．1 引言
5．2 虚拟现实技术基础
5．2．1 虚拟现实技术的起源、涵义和特征
5．2．2 虚拟现实系统的结构与分类
5．2．3 虚拟现实技术的发展现状
5．3 三维场景式工控界面的研究与设计
5．3．1 适用于工控界面的虚拟现实系统及其特点
5．3．2 计算机图形学相关基础原理
5．3．3 三维造型和工控三维虚拟场景的建立
5．4 本章小结
第六章 三维场景式工控界面中的智能交互功能研究
6．1 引言
6．2 基于模糊速度控制算法的虚拟漫游功能研究与设计
6．2．1 虚拟漫游和鼠标的功能缺陷
6．2．2 模糊控制系统及其在虚拟漫游中的应用优势
6．2．3 沿Z轴直线移动的模糊速度控制器
6．2．4 沿X—Y平面移动的模糊速度控制器
6．2．5 模糊速度控制算法的实现和测试对比
6．3 基于循环距离检测算法的智能碰撞检测功能研究与设计
6．3．1 三维空间中的碰撞检测
6．3．2 基于循环距离检测算法的智能碰撞检测功能
6．4 基于空间矢量选取算法的三维交互操作研究
6．4．1 基于空间矢量选取法的鼠标交互操作
6．4．2 虚拟对象的空间移动功能
6．5 本章小结
第七章 实验系统设计与工程应用
7．1 引言
7．2 实验系统的设计与实现
7．2．1 实验系统的硬件平台设计
7．2．2 新型工控人机系统的设计与实现
7．2．3 与工业自动化软件的集成和远地浏览功能的实现
7．2．4 实验系统的测试和性能比较
7．3 工程应用
7．4 本章小结
第八章 总结和展望
8．1 主要工作的总结
8．2 讨论和展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和出版的著作
攻读博士学位期间完成的科研项目及获奖情况
致谢
附录一
发布时间: 2005-09-16
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