Agv调度管理的建模及其优化方法_2

文档序号:9598281阅读:来源:国知局
如果满足下式,则采用静态路径优化方法,
如果满足下式,则采用局部动态路径优化方法,
采用局部动态路径规划的优化的方法如下: 步骤4Α根据任务的请求确定路径网络中的目标节点叫^,然后确定空闲的AGV编号 设为I,及当前的节点信息?继续执行步骤4Β,如果没有空闲的AGV,则缓存任务的请 求,并执行步骤4C ;如果没有任务请求转向步骤4C; 步骤4Β在整体路径节点中,确定每个接受任务的AGV的最短路径的节点的集合,以
表示迪杰斯特拉函数根据AGV当前所在节点,及目标节点在 整个路径网络节点猶确定最短路径的节点的顺序组合,用下式表示;
步骤4C多个AGV间冲突碰撞的判断,如果每个节点的空间资源满足步骤3中式
的约束条件,那么_卜:_^:保持不变,每个AGV保持当前运行状态,并 返回步骤4Α,如不满足步骤3中式
的约束条件,执行步骤4D ; 步骤4D可行域空间的求解,设
表示等待延时的AGV占用节点的 集合,当前时刻空间资源为0的节点集合设为
於_$,以|吟表示AGV到达节点露需要的时间: 步骤4D1求出节点轉的一级上位节点集合,如果满足只化〕=£ %,则 Ι·::;Γ;?如果+:1,转向步骤4E,否则重新执行步骤4D1,如果

执行步骤4D2 ; 步骤4D2如果%内存在两个节点,且满足 ,或 者如果:?内只存在一个节点__|,那么节点)||^1处的46¥的延迟时间表示 为
然后,求出节点的级上位节点集合,其 中0级表示自身,设为|%丨,满足
如果满足

返回步骤4D1,否则执 行步骤4D3 ; 步骤4D3确定集合中任意节点处AGV的等待延时,属于集合||_:_任意的节点 在该节点等待延时的AGV的延时表示为
,如果节点)?只有一个上 位节点致,那么停留在该节点的AGV等待延时的时间:
如果节 点有两个上位节点轉且:,则停留在两个上位节点的AGV 的延时分别表示为下式,


步骤4D4如果存在节点自_:j,贝_定其等待时间,根据节点集合那么节点 个数不小于3,且以作为起始节点的可行路径组合共有_ 2个,从这些路径节点的组合 中,选取那些从起始节点开始,每条边的时间权重都是严格按照降序排列的路径组合,采用 组成路径的节点集合来表示,设为滋,去除β中所有的节点&以及所有重复的节点,剩下节 点集合设为iT,设集合密中节点的个数为灸,那么可计算节点1/<2)处的AGV的延时如下 式所示,
步骤4D5确定节点1??的1?级上位节点集合,设为1?,满足

集合中任意节点处AGV的等待延时按步骤4D3确定,然后如果
,执行步骤4E,否则返回步骤4D1 ; 步骤4E局部动态路径搜索与选择,以
;分别表示编号为的AGV等待延 时所在当前的节点与当前的节点所在节点路径集合Iff中的下方第个d:节点;
步骤4E1初始化参数表示AGV编号.=1., d = 1 ; 步骤4E2采用迪杰斯特拉方法,获取动态路径节点集合 如果 AGV选择原路径的运行时间及动态路径的运行时间满足
,则更新原有路径的节点集合:
,使得编号为I的AGV局部或者全部变换 运行路线,选择动态规划的路线运行,并执行步骤4E3 ;如果
那 么执行二:?|臺.玉,如果满足,则执行步骤4E3,否则继续执行步骤 4E2 ;
步骤4E3循环终止的判断,设等待延时的AGV的总数有如果满足条件
,那么停止循环,否则
,返回步骤4E2。
[0012] 进一步的,所述权重表示时间、距离或运行成本。
[0013] 进一步的,所述AGV路径的交叉点、工作站、工位、终点,分别对应有向图中的节 点,相邻两节点之间的线段称为边,在距离较大的边上插入数个离散化的点,以获得分辨率 更尚的有向图。
[0014] 本发明的有益效果在于:本发明的AGV调度管理的建模及其优化方法,由于采用 了动态路径规划的优化方法,AGV的运行路径会根据最小时间优化的目标,进行变换路径, 或者在原节点进行等待延时。而静态路径规划优化方法,根据最小时间优化的目标在原节 点进行等待延时。相比之下动态路径规划优化方法更灵活,整体运行所需时间更短,效率更 尚; 在动态优化过程中,基于第一步的最优路径节点组合,取每个AGV下一目标节点的后 面的节点,作为动态选择路径的目标节点,并将局部搜索的动态路径与原等待延时的路径 比较运行时间。该方法比全局搜索路径的方法,代码运行效率高,控制中心与AGV通信延时 更短,出现故障的概率更小。适用于多AGV系统调度管理与路径规划的优化。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明AGV调度管理的建模及其优化方法的方法流程示意图; 图2为【具体实施方式】中离散化有向图路径网络建模的示意图; 图3为【具体实施方式】中仿真路径的示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行说明: 如图1所示,AGV调度管理的建模及其优化方法,所述方法包括以下步骤: 步骤1 AGV运行路径网络建模 在自动化工厂中,AGV在路径网络中按照预定的路线运行(包括有轨、无轨)。本方案 首先考虑建立AGV运行环境的地图模型,多AGV的运行环境的布局采用离散化的有向图进 tx路径网络的建t吴,基本的有向图t吴型表不为:
,其中,
1表 示路径网络中所有节点的集合,其中
,表示路径中所有相邻节点组成 的带权重边的集合,其中边表示为两节点的有序元素对,每条边都有一个表示权重的函数 权重表示时间,除此之外还可以表示距离、运行成本等信息,路径的交叉点、工作 站、工位、终点等对应有向图中的节点,相邻两节点之间的线段称为弧或边。
[0017] 根据运行环境的实际情况,网络路径中不同边的长度可能差别比较大,我们规定 每个节点或者每条边最多只能有一个AGV占用。因此,为了提高路径空间的利用率,提高运 行效率,我们在距离较大的边上插入一些离散化的点,以得到更多的边和节点,我们称该方 法为离散化的有向图建模法,如图2所示。
[0018] 本方案适用的路径网络范围,包括单向通行、双向通行。双向双通道想当于两个单 行通道的并行组合,且用途广泛,本方案以此为典型路径进行分析。针对双向双通道的路 径,采用单向通行路径的方法。多AGV多任务调度管理系统通常需满足如下假设条件: (1) AGV装载货物的时间计入总的运行时间内,作为调度管理的参数之一; ⑵一台AGV只能响应一个任务请求,在某项任务未完成之前,不能继续分配任务; (3) 任何时刻,在路径网络中,一条边或者一个节点最多只有一个AGV占用; (4) 系统中AGV的数目应该少于路径中节点的数目,至少有一个节点未被占用,另外有 向图中边的长度应该大于AGV的长度与安全距离的和; (5) AGV在路径地图中的位置,以其参考点在路径地图中的位置和姿态表示,通常表示 为; 步骤2路径网络地图的存储 在路径网络地图建模完成后,采用一定的方法描述地图。由于本方案以双向行驶双通 道路径网络为模型进行分析,它由两个单向运行通道并行组合而成。AGV的运行是单向的, 因此节点的保存可以采用二叉树结构的数据存储方法。
[0019] 如图2所示,每个交叉的点,我们称为节点,箭头的方向表示从当前节点只经过一 条边即可到达的节点,可达节点的数目最少有一个,最多两个。根据离散化的有向图路径网 络建模法,以擔表示所有的节点集,以_表示所有的边的集合,由于整个路径应该是执行任 务路径和返回路径的封闭组合,那么整个有向图的数据存储可以表示为:
步骤3多AGV系统二值法建模 根据前面建立的网络路径模型及AGV的运行要求,采用二值法建立多AGV系统模型。所 谓的二值法就是用(〇,1)表示路径中节点或者边的空间资源的使用情况,在节点未被占用 的情况下,有一个可利用的空间资源,将其置1,否则置〇,任何的AGV在经过一定的运行时 间后,都可以到达任意的节点。那么可以建立从节点到空间资源的映射纪iV,(0,1),以 表示第&时刻第I个节点的空间资源的数量,以縣襄表示整个网络路径中所有节点 在第_时刻的空间资源的状态及分布, 以AGV参考点的位置,表示整个AGV所在路径网络中的位置,在AGV调度管理系统中, 将AGV等实体进行抽象化,设|表示编号为|的AGV,设AGV的运行用Μ表示,随着AGV的 运行,到达不同的节点,那么路径网络中节点的二值状态将会发生变化,同时也表明空间资 源的重新分配。以、表示第f个单位时刻,系统中AGV在整个路径网络节点中的运动激 活状态,在允许占用某些节点的情况下,当某个节点被占用,则称AGV在该节点的运动被激 活,此时AGV在该节点的运动状态置为1,在其它未被占用的节点的运动状态置为0,它表示 h X 1:的列向量,描述AGV正运行在某条边上,但不能描述其运行在某个节点上,或者描述 AGV停留在某个节点上或者以某相邻的两个节点为顶点的边上,表达式定义如下: 碼二表不编号为的AGV停留在^节点上;
I表示编号为的AGV停留在由节点,?与%_组成的边的某 点上;
.表示编号为|的AGV运行在由节点_£与%_组成的边上, 此时
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