基于改進(jìn)遺傳算法的AGVS單雙向混合路徑規(guī)劃.pdf

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1、2015年6月機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程Jun．2015第44卷第6期MachineDesignandManufacturingEngineeringV0】．44NO．6DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．06．006基于改進(jìn)遺傳算法的AGVS單雙向混合路徑規(guī)劃王江華，樓佩煌，錢曉明(南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，江蘇南京210016)摘要：針對(duì)自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng)路徑規(guī)劃問題，首先提出了一種新的路徑網(wǎng)絡(luò)模型，即單雙向混合路徑網(wǎng)絡(luò)布局。然后在仔細(xì)分析該種路徑布局的特征和優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，使用改

2、進(jìn)的遺傳算法實(shí)現(xiàn)其路徑網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，并詳細(xì)描述了算法步驟。最后，通過對(duì)兩個(gè)自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行路徑規(guī)劃、系統(tǒng)建模、系統(tǒng)仿真和對(duì)比分析，驗(yàn)證了單雙向混合路徑網(wǎng)絡(luò)布局的優(yōu)越性和可行性。關(guān)鍵詞：自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng)；單雙向混合路徑網(wǎng)絡(luò)；單向路徑網(wǎng)絡(luò)；遺傳算法中圖分類號(hào)：TP128文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095—509XI2015)06—0020—07多臺(tái)自動(dòng)導(dǎo)引車(AutomatedGuidedVehicle，1單雙向混合路徑網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和交通管理AGV)在控制系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮下，組成的柔性化的1．1路徑結(jié)構(gòu)自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)稱

3、為自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng)(Automated本文借用文獻(xiàn)[9]所運(yùn)用的路徑模型來闡述GuidedVehicleSystem，AGVS)。AGVS路徑設(shè)計(jì)問本文中單雙向混合路徑網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。圖1(a)題是AGVS設(shè)計(jì)首先需要考慮的問題，其布局極大為該案例的無向路徑網(wǎng)絡(luò)，其有6個(gè)工作單元，每地影響系統(tǒng)的性能。常用的路徑布局包括單向路個(gè)工作單元配置一對(duì)裝／卸站點(diǎn)。節(jié)點(diǎn){2，4，9，徑網(wǎng)絡(luò)布局、雙向路徑網(wǎng)絡(luò)布局、單循環(huán)路徑布局11，12，14，19，20}表示路徑交叉點(diǎn)。本文假設(shè)所有和基于串聯(lián)配置的路徑布局等¨J，其

4、中基于單向的裝／卸站點(diǎn)都設(shè)置在路徑段上，即不存在既表示路徑網(wǎng)絡(luò)布局的AGVS由于控制簡(jiǎn)單可靠得到了裝／卸站點(diǎn)又表示路徑交叉點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。在該假設(shè)普遍應(yīng)用。單向路徑網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)問題首先由Gas．下，將每個(gè)度為2的節(jié)點(diǎn)所連接的兩條路徑合并為kins等運(yùn)用0一l整數(shù)規(guī)劃方法來處理，之后分一條合成路徑。合并之后，各路徑段的兩端節(jié)點(diǎn)都支定界法L3J、啟發(fā)式算法J、禁忌搜索算法]、遺將是路徑交叉點(diǎn)，如邊{(2，9)，(9，19)，(9，11)}。傳算法等也被逐漸應(yīng)用于單向路徑網(wǎng)絡(luò)的規(guī)圖1(b)和圖1(C)分別表示了圖1(

5、a)中無向路徑劃，然而由于單向路徑網(wǎng)絡(luò)中每條路徑只允許網(wǎng)絡(luò)所對(duì)應(yīng)的單向路徑網(wǎng)絡(luò)和單雙向混合路徑網(wǎng)AGV單向運(yùn)行，增加了AGV的繞行距離，降低了絡(luò)。經(jīng)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，該例中的單向路徑網(wǎng)絡(luò)和單系統(tǒng)效率?；陔p向路徑網(wǎng)絡(luò)布局的AGVS中每雙向混合路徑網(wǎng)絡(luò)除了各路徑段所允許的AGV的條路徑都允許AGV雙向行駛，大大減少了AGV的運(yùn)行方向不同之外，其他均相同，這就意味著將已運(yùn)行距離，因此雙向路徑網(wǎng)絡(luò)在沖突和死鎖很少發(fā)存在的單向路徑網(wǎng)絡(luò)改造成單雙向混合路徑網(wǎng)絡(luò)生且AGV數(shù)量較少的AGVS中可以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。只需要重新設(shè)

6、計(jì)路徑方向，這個(gè)通過計(jì)算機(jī)就可以雙向路徑網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的難點(diǎn)在于死鎖和沖突的解決，完成，不需要其他的改造費(fèi)用。在圖1(C)的路徑即規(guī)劃一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的無死鎖無沖突路網(wǎng)絡(luò)中，路徑段{(2，4)，(9，11)，(14，20)}是雙向徑。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，學(xué)者們提出了時(shí)間窗J、pe．路徑，同時(shí)所有路徑交叉點(diǎn)最多只有一條雙向路徑tri網(wǎng)等復(fù)雜的路徑規(guī)劃算法，同時(shí)也驗(yàn)證了此與之相連，這就是本文中單雙向混合路徑網(wǎng)絡(luò)的最類算法對(duì)控制系統(tǒng)和硬件的高要求以及對(duì)AGVS大特點(diǎn)，該特點(diǎn)使系統(tǒng)只需要采用簡(jiǎn)單的交通管理規(guī)模的限制，

7、因此雙向路徑網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)中算法就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無死鎖運(yùn)行。未能廣泛應(yīng)用。為此，本文將雙向路徑的優(yōu)勢(shì)引入1．2交通管理單向路徑網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)計(jì)了單雙向混合路徑網(wǎng)絡(luò)。單向AGVS中會(huì)發(fā)生節(jié)點(diǎn)沖突和循環(huán)死鎖，雙收稿日期：2015-03—20基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61105114)作者簡(jiǎn)介：王江華(1989一)，女，江蘇丹陽人，南京航空航天大學(xué)碩士研究生，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)集成及柔性制造。-20·2015年第6期王江華：基于改進(jìn)遺傳算法的AGVS單雙向混合路徑規(guī)劃廠_]廠．、廠_]廠、某雙向路徑

8、時(shí)，需先詢問該路徑中與該AGV運(yùn)行，LL亍JP21方向相反的標(biāo)志位的值，若大于0，則表示該路徑L_(．‘l‘lI上至少有一臺(tái)與該AGV運(yùn)行方向相反的AGV占3l““，“用了該路徑，此時(shí)AGV停車等待，上直一到與該。AGVI21—2ll2運(yùn)行方向相反的標(biāo)志位的值等于0。當(dāng)該AGV被了2_——L—卜允許進(jìn)入某雙向路徑時(shí)，該雙向路徑中代表AGVll2Il的運(yùn)行方向的標(biāo)志位加1；離開該路徑時(shí)，該路徑ll1中代表AGV的運(yùn)行方向的標(biāo)志位減1?！灰灰?/p>