自律分散系統(tǒng)動態(tài)進化問題研究.pdf

1、自律分散系統(tǒng)(Autonomous Decentralized Systern，ADS)技術經(jīng)過近20年的理論研究、應用研究、國際學術交流以及標準化工作，形成了較為完整的技術體系。 ADS的前提是系統(tǒng)應用環(huán)境的動態(tài)變化性和系統(tǒng)結(jié)構的對等性。這一前提隱含著當前子系統(tǒng)的集合構成一個系統(tǒng)，因而系統(tǒng)的時間、空間尺度不是在設計階段決定的，而是在運行階段動態(tài)變化的。 人工進化功能、潛在功能和自我進化功能隨時空動態(tài)進化表達技術的研究，

2、構成AlDS三個新的研究方向：異構自律分散系統(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)的時空動態(tài)進化問題為目標，從異構數(shù)據(jù)層、異構應用系統(tǒng)集成層和潛在功能時空動態(tài)進化表達層研究相關技術。重點研究內(nèi)容包括：異構數(shù)據(jù)共存條件下，支持通信服務質(zhì)量的自律分散通信協(xié)議；異構自律分散系統(tǒng)集成時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)過濾的網(wǎng)關系統(tǒng)集成模型及其評價技術；實現(xiàn)功能時空動態(tài)進化的角色自律分散系統(tǒng)體系結(jié)構及其關鍵實現(xiàn)技術；角色自律分散系統(tǒng)的形

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

4、度數(shù)據(jù)源選擇等方式可以實現(xiàn)系統(tǒng)容錯，在數(shù)據(jù)級實現(xiàn)了系統(tǒng)的動態(tài)進化。 在異構自律分散系統(tǒng)集成模型研究方面，建立網(wǎng)關系統(tǒng)模型，討論信息的路徑長度優(yōu)化技術，設計網(wǎng)關系統(tǒng)的數(shù)據(jù)過濾協(xié)議和數(shù)據(jù)過濾算法，建立網(wǎng)關系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量模型、工作能力模型，通過仿真計算評價網(wǎng)關系統(tǒng)的工作能力。仿真計算表明，網(wǎng)關系統(tǒng)工作能力全面優(yōu)于單節(jié)點網(wǎng)關、故障切換網(wǎng)關和定時切換網(wǎng)關，可適用于異構自律分散系統(tǒng)的綜合集成，在異構應用級實現(xiàn)了系統(tǒng)的動態(tài)進化。 在角色

5、自律分散系統(tǒng)體系結(jié)構及其關鍵實現(xiàn)技術研究方面，提出自動化系統(tǒng)新的設計開發(fā)理念和方法；提出角色域與數(shù)據(jù)域雙重驅(qū)動體系結(jié)構(RDDA)模型；提出一種改進的局部分簇算法(ILCA)，實現(xiàn)類似于生物的自然選擇機制；組態(tài)配置文件實現(xiàn)策略和機制的分離，角色仲裁實現(xiàn)控制中心角色轉(zhuǎn)移和子站角色轉(zhuǎn)移，動態(tài)加載機制實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)更新和同步。仿真試驗表明，角色域與數(shù)據(jù)域雙重驅(qū)動體系結(jié)構RDDA，是一種支持系統(tǒng)進化的、與策略無關的系統(tǒng)構造方法，實現(xiàn)了策略與機制

6、分離，功能表達與功能分離，同時實現(xiàn)了對主/從結(jié)構，客戶/服務器結(jié)構和對等結(jié)構的統(tǒng)一描述，可提高系統(tǒng)的快速重組、動態(tài)可重構水平。展示了RDDA結(jié)構的技術可行性和潛在應用前景。 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)構中的行為原語進行描述。建立角色UML狀態(tài)圖及其轉(zhuǎn)移標記系統(tǒng)，角色自動機/擴展分層自動機模型。角色自律度

7、描述矩陣，提供了一個系統(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系，以及與RDDA的映射關系，顯示了對系統(tǒng)分析和設計的有效性。UML狀態(tài)圖實現(xiàn)了RoADS角色與行為的分層并行復合建模，對指導系統(tǒng)分析、設計與實現(xiàn)有重要價值。復合函數(shù)γ描述了RA與AA之間的層次復合關系，組態(tài)/格局描述了RoADS多個Agent之間角色轉(zhuǎn)移的并發(fā)行為，實現(xiàn)了角色與行為的分層并行復合關系的建模表達。初步構成了一個角色自律分散系統(tǒng)形式