基于改进遗传算法的三维打印多任务调度策略研究

发布时间：2017-05-28 13:00

  本文关键词：基于改进遗传算法的三维打印多任务调度策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为一种新兴技术,三维打印技术被认为是引导第三次工业革命的主要因素之一。随着三维打印的迅猛发展,三维打印行业的竞争也变得越来越激烈。为提高三维打印企业竞争力,实现三维打印的规模化生产,迫切需要提出一种合理有效的调度策略。综合国内外生产调度和多目标优化问题的研究现状,本文围绕三维打印多任务调度这一核心,分别利用遗传算法和带精英策略的非支配排序遗传算法系统的研究了三维打印多任务调度问题。本文主要工作内容如下：一、基于企业利益最关注的时间和成本两个因素,构建了三维打印多任务平均被服务时间(工期)、平均打印成本(成本)以及均衡考虑两因素的服务时间-打印成本复合指标三个数学模型,并在平均打印成本模型中考虑了打印精度差价问题,为实际市场操作提供了的理论依据；为提升客户满意度,构建了三维打印多任务生产过程中等待时间(资源)和打印精度偏离程度(质量)两个数学模型,综合考虑了企业和客户的需求。二、应用遗传算法(GA)分别对三维打印多任务调度的工期、成本和工期-成本复合指标进行单目标优化求解。通过分阶段分解单目标优化遗传过程,验证了遗传算法在三维打印多任务调度优化中的收敛性；基于单目标优化最优解,计算出其他性能指标的值,并进行交叉比较,验证了遗传算法在三维打印多任务调度优化中的有效性。与此同时,发现遗传算法在优化过程中容易陷入早熟,计算效率偏低,仅针对单目标进行优化,无法实现全局最优等问题。三、为避免GA遗传早熟现象,应用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对三维打印多任务调度模型进行多目标优化。将工期、成本、质量、资源等指标进行组合,并用NSGA-Ⅱ算法分别求解二维、三维、五维多目标优化问题,得出一系列非支配解集,验证了NSGA-Ⅱ算法在三维打印多任务调度优化中的有效性。最后,通过将NSGA-Ⅱ的非支配解集与遗传算法优化结果进行交叉对比,可以得出：对于三维打印多任务调度,带精英策略的非支配排序遗传算法比传统遗传算法更有效。
【关键词】：多目标优化 遗传算法 非支配排序 精英策略 三维打印 调度
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F426.4;TP18
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-16
• 1.1 论文的研究背景与意义7-9
• 1.1.1 研究背景7-8
• 1.1.2 研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 三维打印技术的研究现状9-12
• 1.2.2 遗传算法研究现状12-13
• 1.2.3 任务调度问题的研究现状13-15
• 1.3 论文主要内容15-16
• 第2章 三维打印多任务调度分析16-32
• 2.1 三维打印概述16-22
• 2.1.1 三维打印技术的基本概念16-17
• 2.1.2 三维打印技术的基本原理17-20
• 2.1.3 打印成型技术20-22
• 2.2 任务调度的多目标求解方法22-31
• 2.2.1 多目标优化基本概念22-23
• 2.2.2 多目标优化求解策略23-29
• 2.2.3 多目标优化算法的收敛性及性能度量29-31
• 2.3 小结31-32
• 第3章 基于遗传算法的三维打印多任务调度32-50
• 3.1 引言32-33
• 3.2 遗传算法基础33-39
• 3.2.1 遗传算法的基本概念及算法流程33-36
• 3.2.2 遗传算法的实现技术36-39
• 3.3 基于GA的三维打印多任务调度单目标优化39-49
• 3.3.1 问题描述39-41
• 3.3.2 单目标优化模型41-43
• 3.3.3 单目标优化模型求解43-44
• 3.3.4 三维打印多任务调度单目标优化算例分析44-49
• 3.4 小结49-50
• 第4章 基于带精英策略的非支配排序遗传算法的三维打印多任务调度50-69
• 4.1 引言50
• 4.2 带精英策略的非支配排序遗传算法分析50-56
• 4.2.1 非支配排序遗传算法50-52
• 4.2.2 带精英策略的非支配排序遗传算法52-54
• 4.2.3 标准函数测试54-56
• 4.3 基于NSGA-Ⅱ的三维打印多任务调度多目标优化56-68
• 4.3.1 多目标优化模型56-57
• 4.3.2 多目标优化模型求解57-58
• 4.3.3 三维打印多任务调度多目标优化算例分析58-62
• 4.3.4 基于GA与NSGA-Ⅱ的优化结果对比62-68
• 4.4 小结68-69
• 第5章 总结与展望69-71
• 附录71-76
• 参考文献76-82
• 在读期间发表的学术论文及研究成果82-83
• 致谢83

【参考文献】

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本文编号：402649