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柔性制丝生产线AGVS优化调度及仿真研究

作　者: 孙晓燕
导　师: 李自良
学　校: 昆明理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: AGVS 优化调度遗传算法仿真
分类号: TH165
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着生产的不断发展和自动化程度的日益提高,现代制造业的生产规模越来越大,生产系统越来越复杂,这就对物料运输系统的自动化、柔性、准时性提出了更高的要求。物料运输系统是现代制造系统的纽带,合理有效地优化调度能减少物料运输过程中的资源损耗,提高制造系统的生产效率。自动导引小车系统(AGVS)正是在此背景下发展起来的一个重要研究领域。论文首先对柔性制丝生产线的高效物料运输设备——自动导引小车(AGV)进行了综合概述,为进一步深入研究AGVS奠定了基础；分析了AGVS的性能及其影响因素；以一个典型AGVS为例分析了AGV及AGVS的作业过程、作业效率及其评价指标；分析了AGVS的阻塞、路径规划、调度三项关键技术。论文重点研究了AGVS的优化调度问题,分析并建立了AGVS优化调度问题的多目标、多约束数学模型,以基本遗传算法为基础,设计了一种适合求解AGVS优化调度问题的混合遗传算法。本算法根据AGVS自身的复杂特性选用自然数编码方式,编码简捷、直观；采用累加方法生成初始种群；提出连续插入启发式交叉算子；通过推移调整法确定任务的最佳完成时间,保证任务完成的满意度；通过自适应参数来调整交叉概率和变异概率,避免不成熟收敛；对三个目标函数采用加权方法处理,并以此建立适应度函数。所提算法在有限的进化代数内,可快速搜索,收敛到最优解,并能够保持群体的多样性,大大节约了运行时间,提高了运行效率。论文将所提算法应用于实际柔性制丝生产线中,实现了AGVS全局调度优化。论文最后对柔性制丝生产线的AGVS进行了系统规划与设计,并用eM-Plant仿真软件对其进行建模仿真。通过基本规则调度仿真和算法优化调度仿真的结果分析比较,体现所建数学模型和所提混合遗传算法在实际应用中的可行性与有效性,同时,通过仿真表明该优化调度能使系统总的输送任务并行进行,避免了输送过程中的“瓶颈”现象,从而提高了AGVS的输送效率,优化了制丝生产线的物料运输系统。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-17
  1.1 研究背景与研究意义  9-10
  1.2 物料运输系统  10-11
  1.3 物料运输系统的优化调度  11-14
  1.4 物料运输系统(AGVS)优化调度问题研究现状  14-15
  1.5 课题来源及论文主要研究内容  15-16
  1.6 本章小结  16-17
第二章自动导引小车(AGV)概述  17-27
  2.1 AGV定义  17
  2.2 AGV特点及在烟草行业的应用  17-19
    2.2.1 AGV特点  17-18
    2.2.2 AGV在烟草行业中的应用  18-19
  2.3 AGV分类  19-20
  2.4 AGV基本系统构成  20-22
  2.5 AGV工作原理及主要技术参数  22-24
  2.6 AGV发展历程及其国内外应用  24-25
  2.7 本章小结  25-27
第三章 AGV物料运输系统分析及关键技术研究  27-39
  3.1 AGVS简介  27
  3.2 AGVS性能描述  27-28
  3.3 AGVS效率的影响因素  28-29
  3.4 典型AGVS分析  29-32
    3.4.1 AGVS结构  29-30
    3.4.2 AGVS作业过程  30
    3.4.3 AGVS作业效率及其评价指标  30-32
  3.5 AGVS研究内容  32
  3.6 AGVS关键技术研究  32-37
    3.6.1 AGVS阻塞  32-33
    3.6.2 AGVS路径规划  33-35
    3.6.3 AGVS调度  35-37
  3.7 本章小结  37-39
第四章基于遗传算法的AGVS优化调度研究  39-55
  4.1 遗传算法及其应用  39-44
    4.1.1 遗传算法基本原理及优点  39-40
    4.1.2 遗传算法的构成要素  40-42
    4.1.3 基本遗传算法步骤  42-44
    4.1.4 遗传算法的应用  44
  4.2 柔性制丝生产线AGVS优化调度问题描述  44-45
  4.3 柔性制丝生产线AGVS优化调度数学模型的建立  45-48
    4.3.1 任务满意度描述  45-46
    4.3.2 AGVS调度模型建立  46-48
  4.4 柔性制丝生产线AGVS优化调度  48-54
    4.4.1 确定AGVS已知数据  48
    4.4.2 染色体编码  48-49
    4.4.3 生成初始种群  49-50
    4.4.4 交叉算子  50
    4.4.5 交叉概率p_c和变异概率p_m  50-51
    4.4.6 评估和选择  51
    4.4.7 柔性制丝生产线AGVS的优化调度遗传算法实现  51-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章基于eM-Plant的AGVS仿真  55-73
  5.1 AGVS系统仿真  55
  5.2 eM-Plant仿真软件  55-57
    5.2.1 eM-Plant软件及其功能特点  55-57
    5.2.2 eM-Plant仿真控制语言SimTalk  57
  5.3 AGVS系统规划  57-62
    5.3.1 项目要求  57-58
    5.3.2 路线规划  58-60
    5.3.3 实际系统路线规划  60-62
  5.4 调度方案及策略  62-63
  5.5 仿真模型的建立  63-65
  5.6 模型中主要交叉路口控制程序  65-68
  5.7 仿真结果分析  68-72
  5.8 本章小结  72-73
第六章结论与展望  73-75
  6.1 结论  73
  6.2 展望  73-75
致谢  75-77
参考文献  77-81
附录攻读硕士学位期间发表学术论文及参加的科研项目  81

柔性制丝生产线AGVS优化调度及仿真研究

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