基于计算思维的集装箱码头物流系统建模仿真与控制决策PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 集装箱运输 1

1.2 集装箱码头物流系统概述 2

1.3 研究现状 5

1.3.1 集装箱码头物流系统的建模与决策方法 5

1.3.2 集装箱码头物流系统的建模与决策对象 7

1.4 研究趋势与共性核心问题 15

1.5 本书研究的目的与意义 16

1.5.1 研究目的 16

1.5.2 研究的实际价值与理论意义 17

第2章 计算思维框架下的集装箱码头物流系统 19

2.1 集装箱码头物流系统分析 19

2.1.1 集装箱码头物流系统的运作描述及其转化模型 19

2.1.2 港口集装箱流 20

2.2 集装箱码头物流系统与信息物理系统 22

2.3 集装箱码头集成服务系统 25

2.4 计算思维与集装箱码头计算物流 29

2.4.1 计算思维 29

2.4.2 计算物流 29

2.4.3 面向集装箱码头的计算物流 30

2.4.4 面向CTLS的广义计算思维 30

2.5 面向计算思维的CTLS抽象定义 31

2.5.1 CTLS的运作模式 31

2.5.2 面向CTLS的统一指令级体系结构 32

2.5.3 面向CTLS的通用计算指令集 33

2.6 本章小结 34

第3章 CTLS和计算机系统的体系结构与调度机制相似分析 35

3.1 引言 35

3.2 两系统总体视图比较 37

3.2.1 系统层次结构比较 37

3.2.2 顶层视图映射 38

3.2.3 CTLS和计算机系统的互连结构映射 39

3.3 系统组成与体系结构比较 43

3.3.1 整体结构比较 43

3.3.2 码头前沿与中央处理器 43

3.3.3 码头堆场和存储器 44

3.3.4 码头集装箱进出端口与外设 45

3.3.5 CTLS的体系结构分析 46

3.4 集装箱码头生产调度系统与计算机操作系统比较 47

3.4.1 基于排队网络理论的集装箱码头生产调度 47

3.4.2 码头前沿调度与处理机调度 49

3.4.3 堆场管理与内存管理 50

3.4.4 水平运输与总线调度 51

3.4.5 集装箱码头集疏运与输入输出设备管理 51

3.4.6 CTLS生产调度层次 52

3.5 差异性浅析 54

3.6 本章小结 54

第4章 基于哈佛体系结构和Agent计算的CTLS建模 55

4.1 引言 55

4.2 多Agent系统与CTLS 55

4.2.1 分布式人工智能与多Agent系统 55

4.2.2 基于Agent的计算及其应用研究 56

4.2.3 将智能Agent引入CTLS 57

4.2.4 基于Agent的建模与仿真方法 57

4.3 面向CTLS的Agent建模 58

4.3.1 CTLS中的Agent分类 58

4.3.2 核心Agent的功能分析 59

4.4 基于哈佛体系结构和Agent计算的整体建模思想 69

4.5 基于哈佛体系结构和Agent计算的CTLS的建模体系结构 70

4.5.1 CTLS与计算机系统的组成映射关系 70

4.5.2 基于哈佛体系结构和Agent计算的CTLS的建模体系结构 71

4.6 CTLS中各Agent间的交互和协作描述 73

4.6.1 Agent间的相关性 73

4.6.2 Agent间的通信方式 74

4.6.3 Agent间的通信交互定义 74

4.7 基于属性的有阻塞的混合流水车间的集装箱码头生产调度建模 78

4.7.1 基于属性的有阻塞的混合流水车间问题 78

4.7.2 中央处理器与集装箱码头前沿装卸 79

4.7.3 集装箱码头生产调度的基于属性的有阻塞的混合流水车间描述 80

4.7.4 基于属性的有阻塞的混合流水车间的双层集装箱码头生产调度模型 83

4.8 本章小结 85

第5章 集装箱码头操作系统的控制决策计算模型 86

5.1 引言 86

5.2 集装箱码头操作系统的计算逻辑视图 86

5.2.1 集装箱码头操作系统和计算机操作系统 86

5.2.2 集装箱码头操作系统的分层微内核体系结构 88

5.2.3 集装箱码头操作系统的客户/服务器计算模型 90

5.2.4 集装箱码头操作系统的执行模式 91

5.3 基于多Agent的集装箱码头操作系统计算模型 92

5.3.1 基于Agent的计算和集装箱码头操作系统 92

5.3.2 集装箱码头操作系统的多Agent系统计算模型 94

5.3.3 集装箱码头操作系统的通用控制结构 97

5.4 模型评估与仿真分析 98

5.4.1 仿真模型设计 98

5.4.2 应用实例背景 99

5.4.3 仿真验证实验 101

5.4.4 系统性能评估 103

5.4.5 负载均衡分析 105

5.5 本章小结 111

第6章 集装箱码头物流调度决策计算体系 112

6.1 引言 112

6.2 面向进程和线程的集装箱码头生产调度 112

6.2.1 集装箱码头物流服务的进程与线程定义 112

6.2.2 面向进程与线程的集装箱码头物流调度计算框架 114

6.2.3 集装箱码头生产调度体系结构 116

6.3 集装箱码头操作系统的通信交互模式 118

6.4 集装箱码头操作系统的消息和事件处理机制 121

6.5 本章小结 122

第7章 基于哈佛体系结构和Agent计算的CTLS前沿生产调度 123

7.1 引言 123

7.2 CTLS中资源分配的基本思想 124

7.3 动态泊位-岸桥调度模型 126

7.4 多泊位指派问题 128

7.4.1 基于计算机操作系统调度策略的泊位指派 129

7.4.2 基于群集智能的泊位指派 132

7.5 泊位-岸桥联合调度问题 136

7.6 码头前沿泊位-岸桥配置研究 137

7.6.1 计算机设计的量化原则 137

7.6.2 CTLS生产调度中的指导原则 138

7.6.3 仿真实例 139

7.7 本章小结 141

第8章 基于哈佛体系结构和Agent计算的集装箱码头核心设备调度 142

8.1 引言 142

8.2 水平运输集卡调度模型 143

8.3 集卡动态调度仿真研究 147

8.3.1 仿真场景 147

8.3.2 集卡动态调度机制 148

8.3.3 仿真结果 149

8.3.4 仿真分析 152

8.4 水平运输集卡调度的量化评估 157

8.5 基于仿真的优化——集卡调度 159

8.6 集装箱码头场桥调度模型与算法 162

8.6.1 场桥作业概述 162

8.6.2 场桥调度限制条件与基本原则 164

8.6.3 场桥调度与磁盘臂调度 165

8.6.4 数学模型 165

8.6.5 调度算法 168

8.7 仿真实验 169

8.7.1 仿真实例 169

8.7.2 仿真分析 171

8.7.3 场桥作业配置研究 172

8.8 综合仿真实例 173

8.8.1 仿真平台 173

8.8.2 仿真实例 174

8.8.3 实验结果及分析 175

8.9 本章小结 177

第9章 基于多处理器片上系统的集装箱码头作业体系 178

9.1 引言 178

9.2 集装箱码头装卸作业发展趋势 178

9.3 面向计算机体系结构的CTLS建模思想 180

9.4 异构多处理器片上系统与集装箱码头物流系统 182

9.4.1 多处理器片上系统视角下的集装箱码头平面布局 182

9.4.2 异构多处理器协同计算与集装箱码头装卸工艺 183

9.4.3 集装箱码头的并行硬件体系结构 185

9.4.4 面向多处理器多线程的集装箱码头生产调度 187

9.5 面向多处理器的CTLS并行体系结构分析和异步并行计算模型 187

9.6 面向多线程编程模型的集装箱码头任务调度 190

9.6.1 冯·诺依曼计算机体系下的港口作业 190

9.6.2 CTLS的并行编程模型 190

9.6.3 集装箱码头任务调度模型 191

9.6.4 面向高性能的集装箱码头作业组织 194

9.7 仿真实验与结果分析 195

9.7.1 集装箱码头生产实例 195

9.7.2 基于计算思维的综合调度算法 196

9.7.3 性能评估与行为分析 197

9.8 本章小结 202

第10章 面向并行可重构计算的集装箱码头生产调度 204

10.1 引言 204

10.2 港口生产与并行计算 204

10.3 并行可重构计算视角下的码头作业 206

10.4 面向混合流水车间的港口并行协同作业 207

10.4.1 混合流水车间调度与CTLS控制决策 207

10.4.2 基于属性的有阻塞的动态可重构混合流水车间的港口生产调度 208

10.4.3 面向基于属性的有阻塞的动态可重构混合流水车间的多层双向作业体系 210

10.5 计算实验与结果分析 213

10.5.1 实验场景 213

10.5.2 仿真结果 214

10.5.3 进一步分析 215

10.6 本章小结 217

第11章 集装箱码头通用决策框架及其典型调度算法 218

11.1 引言 218

11.2 生产调度通用框架 219

11.3 基于处理器关联的调度决策模式 221

11.3.1 处理器亲和性 221

11.3.2 基于处理器关联的调度决策模式 221

11.4 基于PID控制的调度决策体系与模式 222

11.4.1 面向相似理论的移植应用 222

11.4.2 PID控制 223

11.4.3 面向PID控制的调度决策基本框架和实时作业负载系数 223

11.4.4 基于PID控制的调度决策算法 225

11.4.5 基于PID控制的调度决策子模式 227

11.5 仿真实验Ⅰ 228

11.5.1 实验场景 228

11.5.2 VV&A实验 229

11.5.3 性能分析 230

11.5.4 负载均衡 233

11.6 仿真实验Ⅱ 235

11.6.1 实验场景 235

11.6.2 VV&A实验 236

11.6.3 通过能力分析 237

11.6.4 综合性能评估 238

11.7 本章小结 243

第12章 面向PID控制和仿真优化的集装箱码头作业调度 244

12.1 引言 244

12.2 基于仿真的优化与CTLS 244

12.3 面向CTLS的基于仿真的优化整体体系 246

12.4 面向CTLS的基于仿真的优化的参考模型 247

12.5 PID控制与基于仿真的优化 249

12.5.1 经典的PID控制 249

12.5.2 基于仿真的优化 250

12.5.3 本质的统一与融合 250

12.6 基于仿真优化的调度决策广义计算实验体系 252

12.6.1 计算实验和基于仿真的优化 252

12.6.2 面向计算思维的统一决策框架 252

12.6.3 面向CTLS的广义计算实验 254

12.7 面向PID控制的港口调度决策优化 254

12.7.1 基于PID控制的调度决策算法 254

12.7.2 基于PID控制的调度决策目标定义 256

12.7.3 基于PID控制的调度决策模式参数整定 258

12.8 前沿装卸作业抽象 260

12.9 计算实验 263

12.9.1 生产实例 263

12.9.2 参数优化 263

12.9.3 性能评估 265

12.9.4 资源利用与负载均衡 267

12.9.5 参数整定鲁棒性 268

12.10 本章小结 269

第13章 总结与展望 271

13.1 本书的研究成果 271

13.2 进一步的研究工作 272

参考文献 274

近十年的主要科研工作 291

编后记 296