冲突预测驱动的多移动机器人存取系统调度研究
发布时间：2023-04-05 06:13
多移动机器人存取系统(robotic mobile fulfillment system,RMFS)是近年来物流领域广泛应用的一类自动存取系统。自寻址机器人车(autonomous vehicle,AV)之间的冲突是影响该系统运作效率的主要原因。本文围绕RMFS的机器人冲突问题,基于冲突预测探索减少冲突的多移动机器人存取系统调度方法,分别对RMFS的无冲突调度问题和动态调度问题展开研究,提出基于冲突预测的多移动机器人存取系统调度方法及评价调度方法的测试算例,最后进行了原型系统的设计与开发。主要研究内容如下:1)分析了 RMFS中AV间冲突的影响因素,包括AV操作时间、运行状态和运行路径。将冲突分为固定障碍冲突、移动障碍冲突和动态事件冲突,提出了冲突预测方法,以事前调度代替传统的事后调度。建立了多移动机器人存取系统调度的优化模型。2)以无冲突为目标,提出了冲突预测驱动的RMFS无冲突调度方法。利用改进A*算法进行路径集规划解决固定障碍冲突,基于模拟退火算法优化任务顺序、任务分配情况和路径选择,采用冲突预测方法完全避免移动障碍冲突和AV被动停车。实验结果表明,所提方法与传统事后调度方法相比...
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
1.1 课题背景与研究意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 调度问题研究现状
1.2.2 RMFS问题研究现状
1.2.3 RMFS无冲突调度问题研究现状
1.2.4 RMFS动态调度问题研究现状
1.2.5 数字孪生技术研究现状
1.2.6 研究现状总结
1.3 论文的研究内容
2 RMFS冲突分析与冲突预测数学模型
2.1 RMFS工作流程分析
2.2 AV运行效率分析
2.2.1 AV操作时间分析
2.2.2 AV运行状态分析
2.2.3 AV运行路径分析
2.3 多AV冲突分析
2.3.1 冲突类型
2.3.2 冲突影响因素
2.4 冲突预测和优化调度
2.4.1 冲突预测
2.4.2 优化调度
2.5 调度问题数学模型
2.5.1 符号定义
2.5.2 假设条件
2.5.3 数学模型
2.6 本章小结
3 冲突预测驱动的RMFS无冲突调度问题研究
3.1 无冲突调度思想
3.2 双向道布局分析
3.3 无冲突调度问题数学模型
3.4 双向道无冲突调度方法
3.4.1 路径集规划方法
3.4.2 基于改进SA的调度优化算法
3.4.3 基于无冲突调度方法的方案评估方法
3.5 无冲突调度问题仿真实验
3.5.1 实验设计
3.5.2 智能算法对比实验
3.5.3 参数实验
3.5.4 不同任务组对比实验
3.5.5 小型仿真模型
3.6 本章小结
4 冲突预测驱动的RMFS动态调度问题研究
4.1 动态调度问题描述
4.1.1 动态调度问题
4.1.2 动态事件分析
4.2 动态调度问题数学模型
4.3 动态调度方法
4.3.1 动态调度流程
4.3.2 基于滚动调度的预调度方法
4.3.3 重调度规则
4.4 动态调度问题仿真实验
4.4.1 实验设计
4.4.2 任务实时调度实验
4.4.3 紧急订单调度实验
4.4.4 重调度实验
4.4.5 动态事件影响程度验证
4.5 本章小结
5 冲突预测驱动的RMFS多AV调度测试算例研究
5.1 测试算例分析
5.1.1 算例布局及可扩展性
5.1.2 假设条件及可扩展性
5.2 测试算例设置
5.2.1 算例参数设置
5.2.2 任务组设置
5.3 测试算例求解方法
5.3.1 测试算例求解算法
5.3.2 启发式规则
5.4 测试算例选择方法
5.4.1 上限和下限
5.4.2 基于难度的选择方法
5.5 测试算例实验
5.5.1 实验设计
5.5.2 算例实验结果
5.5.3 不同求解方法对比结果
5.5.4 算例选择实验结果
5.6 本章小结
6 RMFS原型系统设计与开发
6.1 整体架构
6.2 集中式调度流程
6.3 工作机制
6.3.1 物理系统的接收指令和采集数据机制
6.3.2 虚拟系统方案生成与仿真机制
6.3.3 数据中心的数据处理和对比机制
6.4 系统支撑服务
6.4.1 物理系统支撑服务
6.4.2 虚拟系统支撑服务
6.4.3 数据中心支撑服务
6.5 实例验证
6.5.1 三维仿真模型
6.5.2 集中式调度实验
6.5.3 重调度实验
6.6 本章小结
7 结论
7.1 本文主要研究工作
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
附录A 任务组13调度方案
附录B 测试算例
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3782890
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
1.1 课题背景与研究意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 调度问题研究现状
1.2.2 RMFS问题研究现状
1.2.3 RMFS无冲突调度问题研究现状
1.2.4 RMFS动态调度问题研究现状
1.2.5 数字孪生技术研究现状
1.2.6 研究现状总结
1.3 论文的研究内容
2 RMFS冲突分析与冲突预测数学模型
2.1 RMFS工作流程分析
2.2 AV运行效率分析
2.2.1 AV操作时间分析
2.2.2 AV运行状态分析
2.2.3 AV运行路径分析
2.3 多AV冲突分析
2.3.1 冲突类型
2.3.2 冲突影响因素
2.4 冲突预测和优化调度
2.4.1 冲突预测
2.4.2 优化调度
2.5 调度问题数学模型
2.5.1 符号定义
2.5.2 假设条件
2.5.3 数学模型
2.6 本章小结
3 冲突预测驱动的RMFS无冲突调度问题研究
3.1 无冲突调度思想
3.2 双向道布局分析
3.3 无冲突调度问题数学模型
3.4 双向道无冲突调度方法
3.4.1 路径集规划方法
3.4.2 基于改进SA的调度优化算法
3.4.3 基于无冲突调度方法的方案评估方法
3.5 无冲突调度问题仿真实验
3.5.1 实验设计
3.5.2 智能算法对比实验
3.5.3 参数实验
3.5.4 不同任务组对比实验
3.5.5 小型仿真模型
3.6 本章小结
4 冲突预测驱动的RMFS动态调度问题研究
4.1 动态调度问题描述
4.1.1 动态调度问题
4.1.2 动态事件分析
4.2 动态调度问题数学模型
4.3 动态调度方法
4.3.1 动态调度流程
4.3.2 基于滚动调度的预调度方法
4.3.3 重调度规则
4.4 动态调度问题仿真实验
4.4.1 实验设计
4.4.2 任务实时调度实验
4.4.3 紧急订单调度实验
4.4.4 重调度实验
4.4.5 动态事件影响程度验证
4.5 本章小结
5 冲突预测驱动的RMFS多AV调度测试算例研究
5.1 测试算例分析
5.1.1 算例布局及可扩展性
5.1.2 假设条件及可扩展性
5.2 测试算例设置
5.2.1 算例参数设置
5.2.2 任务组设置
5.3 测试算例求解方法
5.3.1 测试算例求解算法
5.3.2 启发式规则
5.4 测试算例选择方法
5.4.1 上限和下限
5.4.2 基于难度的选择方法
5.5 测试算例实验
5.5.1 实验设计
5.5.2 算例实验结果
5.5.3 不同求解方法对比结果
5.5.4 算例选择实验结果
5.6 本章小结
6 RMFS原型系统设计与开发
6.1 整体架构
6.2 集中式调度流程
6.3 工作机制
6.3.1 物理系统的接收指令和采集数据机制
6.3.2 虚拟系统方案生成与仿真机制
6.3.3 数据中心的数据处理和对比机制
6.4 系统支撑服务
6.4.1 物理系统支撑服务
6.4.2 虚拟系统支撑服务
6.4.3 数据中心支撑服务
6.5 实例验证
6.5.1 三维仿真模型
6.5.2 集中式调度实验
6.5.3 重调度实验
6.6 本章小结
7 结论
7.1 本文主要研究工作
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
附录A 任务组13调度方案
附录B 测试算例
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3782890
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjifazhanlunwen/3782890.html
