1、近年來，信息物理融合系統(tǒng)（CPS，Cyber-Physical System）已成為國內(nèi)外學術界與科技界研究開發(fā)的重要方向。它通過計算技術、控制技術和通信技術的有機融合與深度協(xié)作，實現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實時感知、動態(tài)控制和信息服務。CPS實現(xiàn)計算、通信與物理系統(tǒng)的一體化設計，可使系統(tǒng)更加可靠、高效、實時協(xié)同，具有重要而廣泛的應用前景。本文以軍隊某研究院武器生產(chǎn)線“機器人換人”技術研究項目為背景，開展了面向CPS的虛擬生產(chǎn)線建模與調(diào)度研究。<

2、br>　　本文首先論述了CPS的運行方式及其在智能生產(chǎn)線中的應用前景，提出了面向CPS的智能生產(chǎn)線系統(tǒng)框架，旨在實現(xiàn)“基于仿真的規(guī)劃與控制”，促進生產(chǎn)過程中的實時監(jiān)測與在線控制，并給出了面向CPS的實驗系統(tǒng)體系結構，接著分析了涉及的關鍵技術，為全文研究奠定基礎。研究了虛擬環(huán)境建模，采用零部件三維參數(shù)化方法構建模型，基于此論述了虛擬樣機的開發(fā)方法，實現(xiàn)了虛擬樣機的構建，并分析測試了樣機的特征參數(shù)，仿真結果驗證了虛擬樣機的可用性。研究了含機

3、器人單元的生產(chǎn)調(diào)度問題，首先建立了機器人單元調(diào)度的數(shù)學模型，并提出一種基于生產(chǎn)工序的庫所時延 Petri網(wǎng)（PTPN）進行系統(tǒng)分析，對系統(tǒng)的阻塞、饑餓、死鎖等特性進行了闡述?；诖?，采用遺傳算法對機器人的搬運工序進行優(yōu)化，并重新設計了遺傳算法，將鄰域搜索應用于遺傳算法的交叉及變異過程，使得子代朝著最優(yōu)解方向收斂，優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度，通過對算法仿真、分析，驗證了算法的有效性。在上述研究的基礎上，本文實現(xiàn)了一個虛擬環(huán)境與實物機器人協(xié)同仿真原型系統(tǒng)