[发明专利]可重构数字控制器的自治域系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机数字控制技术领域的系统，特别是一种可重构数字控制器的自治域系统。

背景技术

可重构制造系统是一种具有主动适应外界环境变化和被动响应系统内部扰动两大功能的制造系统，它能够在现有系统的基础上通过系统构件的重构，改变系统的结构，从而调整系统的功能和生产能力以适应产品品种的变化或市场需求量的变化。可重构制造系统，其6个特征分别为模块化、可扩展性、可集成性、可转变性、客户定制、可诊断性。其中模块化作为可重构制造系统的最核心特征。可重构制造系统由上层可重构数字控制器和底层可重构机器组成。可重构数字控制器是可重构制造系统的重要组成部分之一，也是可重构技术能够实现的关键所在。其发展历史较短，目前还没有形成统一的标准体系。而且在重构单元的粒度、重构方式、系统结构等方面仍存在不完善之处，进而制约了可重构制造系统的大范围应用。可重构数字控制器的职能包含与用户的重构命令交互、重构任务理解、重构资源分配，以及控制最终各功能模块完成生产任务等功能。从功能上划分为可重构接口模块、状态协调器模块、自治域系统模块。可重构接口模块用以解决可重构数字控制器与上层规划系统的数据接口，提供重构信息的接收、解析、封装、发送等功能；状态协调器模块是可重构数字控制器与外界信息交互的信道，也是可重构接口模块与自治域模块衔接的纽带，提供通信端口配置、自治域模块协调、信息反馈、信号过滤、信号处理等功能；自治域系统模块是可重构数字控制器的核心，负责可重构行为和过程的具体实施。

经对现有技术文献的检索发现，美国密西根大学可重构制造系统工程研究中心(ERCRMS)Y.Koren等在《Engineering Research Center for ReconfigurableMachine System Report》(可重构机床研究中心报告)(1997年4月第一期)上发表的(“Reconfigurable Manufacturing System”)(可重构制造系统)，该文中首先提出可重构制造系统逻辑控制器，文中对逻辑控制器的研究仅从理论的角度进行分析并没有实质性地区别于常规控制器的范畴。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种可重构数字控制器的自治域系统，使其实现控制器对工作设备的高效调配、监控及控制。

本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明包括：信息感知模块、交互接口模块、中枢系统模块和执行模块，其中：信息感知模块负责接收温度、力、位姿、图像信息，并将该信息传输给中枢系统模块，交互接口模块负责获得用户辅助信息，并将用户辅助信息传输给中枢系统模块，中枢系统模块负责接收信息感知模块和交互接口模块传输的信息，运用已有的知识，对这些信息进行理解、确定执行目的，进行计算和处理，并根据确定的执行目的，决定具体的控制策略，将处理好的信息传递给执行模块；执行模块负责将接收到的处理后的信息执行作用到对象或环境上。

所述信息感知模块，包括内信息感知子模块和外信息感知子模块，内信息感知子模块负责进行自我行动、状态的监视和内部信息感知，对整个可重构数字控制器的内部状态、性能和位姿进行感知，是整个信息感知模块的基础；外信息感知子模块通过各种传感器，负责获取外部环境中声音、温度、图像、力信息，内信息感知子模块和外信息感知子模块均将信息传输给中枢系统模块。

所述交互接口模块，包括用户和可重构数字控制器之间的接口和可重构数字控制器内部各模块之间的接口，用户和可重构数字控制器之间的接口负责可重构数字控制器与用户的信息交互，可重构数字控制器内部各模块之间的接口负责其他可重构数字控制器之间进行文本信息、语音信息、图像信息、动画信息的交互，通过键盘输入、语音输入、机器视觉、虚拟现实手段交互沟通，确定各种参数，规划约束条件，分析和解决具体的问题。

所述中枢系统模块，负责实现整个可重构数字控制器系统的执行、感知、思维和交互四大机能所涉及的协调、信息处理、管理、反馈、监控功能，中枢系统模块包括可重构知识库子模块、环境理解子模块、意图理解子模块、状态机决策子模块，其中：

可重构知识库子模块是整个可重构数字控制器的核心，负责存储各种信息，信息包括控制算法信息、启发式搜索信息、推理规则信息、规划及策略信息，用户获取信息，信息经过整理通过人工移植方式输入可重构知识库子模块；

环境理解子模块负责对信息感知模块所采集到的信息进行信息融合，并调用重构知识库子模块中相应类型的信息处理程式进行处理；