基于改进两阶段控制策略的AGV路径优化调度研究

论文摘要

随着自动导向小车（Automated Guided Vehicle,AGV）的广泛应用,如何实现AGV系统的优化调度成为自动化物料储运系统能否高效运行的关键问题。本文的研究目标就是实现AGV系统在任务触发下以最高的系统效率、最短时间无碰运行。本文在研究了国内外相关文献资料的基础上,对传统两阶段控制理论进行改进,提出了基于改进的两阶段控制理论的AGVs控制调度策略。该控制策略包括离线生成路径表和在线交通控制两部分。先用遗传算法离线生成k条最优路径,存储在路径库中,当调度命令下达时,采用在线交通控制规则对其进行在线路径规划,若k条路径均不能满足条件,则用带约束的多目标遗传算法在线计算最优路径。本文以电子地图为基础上,采用多目标带约束遗传算法进行离线k条最短路径寻找和在线有约束最优路径计算。在线交通控制阶段,采用交通规则进行在线交通规划,并采取速度调节的冲突解决模式解决各种冲突,实现了路径规划调度优化。本文在理论研究的基础上,通过在eM-Plant系统中仿真以及实例实际验证证明,本文提出的路径规划和调度优化策略,大大增加了多AGV调度系统的柔性、效率和鲁棒性,提高了系统的效率,为AGVs在实际生产系统中应用提供了理论基础和技术依据。最后,对本文所做的研究工作进行了简要的总结,并对进一步的研究提出了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 现代物流系统概述
• 1.1.1 物流系统概述
• 1.1.2 柔性制造中的生产物流系统
• 1.2 AGV 概述
• 1.2.1 AGV 发展概况
• 1.2.2 AGV 的特点
• 1.2.3 AGV 的应用
• 1.3 本文研究的意义和内容
• 第二章 AGV 路径规划问题描述及系统设计
• 2.1 引言
• 2.2 多AGV 系统路径规划描述
• 2.2.1 问题描述
• 2.2.2 优化调度目标
• 2.3 多AGV 系统总体结构
• 2.3.1 硬件部分
• 2.3.2 软件部分
• 2.4 物流路线布局
• 2.5 电子地图
• 2.5.1 电子地图数据结构选择
• 2.5.2 电子地图数据结构设计
• 2.5.3 电子地图的建立
• 2.5.4 访问数据库的方式
• 2.6 小结
• 第三章 改进的AGV 系统两阶段控制策略
• 3.1 引言
• 3.2 多AGV 协调系统的体系结构研究
• 3.2.1 控制结构
• 3.2.2 通讯结构
• 3.3 改进的多AGV 系统两阶段控制策略
• 3.3.1 控制系统结构
• 3.3.2 离线生成路径数据库
• 3.3.3 在线信息数据库建立
• 3.3.4 任务管理体系
• 3.3.5 在线交通控制器
• 3.4 改进的AGV 系统两阶段控制策略与传统两阶段控制策略的比较
• 3.5 小结
• 第四章 AGV 路径规划算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 常用的几种离线单车路径规划方法
• 4.2.1 图论法
• 4.2.2 Dijkstra 算法
• 4.2.3 人工势场法
• 4.2.4 神经网络法
• 4.2.5 遗传算法
• 4.3 带约束的多目标遗传算法
• 4.3.1 遗传算法的原理
• 4.3.2 遗传算法的特点
• 4.3.3 遗传算法的基本流程
• 4.3.4 遗传算法的步骤
• 4.3.4.1 编码及约束条件设置
• 4.3.4.2 初始化参数
• 4.3.4.3 产生初始种群
• 4.3.4.4 交叉和变异操作
• 4.3.4.5 多目标的适应度函数
• 4.3.4.6 世代更新
• 4.3.5 遗传算法的参数设置
• 4.4 小结
• 第五章 基于速度调节冲突解决模式的在线交通控制
• 5.1 引言
• 5.2 优先级的制定
• 5.3 冲突类型判断及检测
• 5.3.1 冲突类型
• 5.3.2 时间窗信息表
• 5.3.3 冲突检测
• 5.4 基于速度调节的冲突解决模式
• 5.4.1 常见的冲突解决策略
• 5.4.2 基于速度调节的冲突解决模式
• 5.4.3 速度调节与常用的冲突解决方案的比较
• 5.5 在线交通控制策略
• 5.5.1 信息获取
• 5.5.2 交通规则
• 5.5.3 实时在线监控和信息更新
• 5.6 小结
• 第六章 多AGV 系统调度优化仿真及实验验证
• 6.1 引言
• 6.2 仿真的步骤
• 6.3 系统建模与仿真设计
• 6.3.1 eM-Plant 简介
• 6.3.2 模型的仿真目标
• 6.3.3 基本参数
• 6.3.4 仿真模型的实现
• 6.4 实际应用
• 6.4.1 物流布局及AGVs 系统
• 6.4.2 通讯系统
• 6.4.2.1 连续通信
• 6.4.2.2 离散通信
• 6.4.3 调度程序设计
• 6.4.3.1 路径选择
• 6.4.3.2 AGV 运行
• 6.5 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文工作总结
• 7.2 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文