柔性多机器人制造单元调度算法研究

发布时间：2017-03-19 19:04

  本文关键词：柔性多机器人制造单元调度算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：柔性机器人制造单元是一种由加工设备、工业机器人、调度控制系统等组成的高新智能生产线,近年来在企业中得到越来越多应用,如何对其生产过程进行调度,使其高效运行是急需解决的难题。本文在经典车间调度论理的基础上,分别建立Job-shop类型多机器人制造单元调度问题与带机器柔性Job-shop类型多机器人制造单元调度问题的数学模型,提出两种分别针对这两类调度问题的求解算法,通过基准算例测试验证了算法的有效性,再将提出的算法应用指导原型调度系统开发。本文的研究主要包括如下内容。首先,对柔性多机器人制造单元的性能特点及设备布局进行了描述,分别对Job-shop类型多机器人制造单元及带机器柔性多机器人制造单元的调度过程、调度约束、调度状态进行了分析。然后,在分析Job-shop类型多机器人制造单元调度问题特点的基础上建立其数学模型,提出了一种新的对机器人搬运工序排序组成搬运序列矩阵的调度方法,针对这种调度方法提出了一种改进遗传算法,为遗传算法设计了一种基于搬运工序的编码方法与启发式搬运矩阵调整算法,通过基准算例实验,验证了算法的有效性。再次,针对带有机器柔性的Job-shop类型多机器人制造单元调度问题,提出了一种改进离散粒子群算法,设计了算法的分段编码方法与两种启发式初始化方法,并设计了粒子的局部搜索算法,通过算例结果分析验证了算法的有效性。最后,将提出的改进遗传算法与改进粒子群算法应用于柔性多机器人制造单元原型调度系统的开发,并将C#编程开发的原型调度系统与机器人制造单元控制系统相结合,提高单元生产效率。
【关键词】：Job-shop 机器人制造单元 遗传算法 粒子群算法 启发式算法
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH165;TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 课题来源与目的13
• 1.2 研究背景和意义13-15
• 1.3 国内外研究概况及分析15-21
• 1.3.1 调度问题研究概况15-16
• 1.3.2 柔性机器人制造单元及其调度问题分类16-19
• 1.3.3 柔性机器人制造调度问题的特征19-20
• 1.3.4 柔性机器人制造单元调度问题求解算法20
• 1.3.5 研究现状小结和分析20-21
• 1.4 本文主要研究工作与结构21-23
• 第二章 柔性多机器人制造单元调度问题描述及分析23-33
• 2.1 单元描述23-24
• 2.2 单元布局重构分析24-26
• 2.3 调度过程分析26-31
• 2.3.1 Job-shop类型机器人制造单元调度过程分析26-28
• 2.3.2 带机器柔性多机器人制造单元调度过程分析28-29
• 2.3.3 调度约束分析29-30
• 2.3.4 调度状态分析30-31
• 2.4 目标函数分析31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 Job-shop类型多机器人制造单元调度问题研究33-47
• 3.1 问题描述33
• 3.2 数学模型33-35
• 3.2.1 参数定义34
• 3.2.2 目标函数与约束条件34-35
• 3.3 搬运排序调度策略35-39
• 3.4 算法设计39-43
• 3.4.1 编码与解码39-40
• 3.4.2 算子设计40-42
• 3.4.3 启发式调整算法42-43
• 3.4.4 混合算法流程43
• 3.5 算例分析43-45
• 3.6 本章小结45-47
• 第四章 带机器柔性的多机器人制造单元调度问题研究47-69
• 4.1 问题描述47-48
• 4.2 数学模型48-50
• 4.2.1 参数定义48-49
• 4.2.2 目标函数与约束条件49-50
• 4.3 析取图模型50-53
• 4.4 多机器人调度策略53-56
• 4.5 算法设计56-64
• 4.5.1 粒子群算法简介56-57
• 4.5.2 改进离散粒子群算法设计57-58
• 4.5.3 编码与解码58-60
• 4.5.4 交叉变异操作60-61
• 4.5.5 启发式初始化方法61-63
• 4.5.6 邻域结构与局部搜索63-64
• 4.5.7 算法流程64
• 4.6 算例分析64-68
• 4.7 本章小结68-69
• 第五章 原型系统设计与开发69-77
• 5.1 原型系统开发背景及意义69
• 5.2 原型系统设计与开发69-72
• 5.2.1 系统运行环境69-70
• 5.2.2 系统的功能模块70-71
• 5.2.3 原型系统的数据库设计71-72
• 5.3 调度系统运行实例72-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 论文总结77
• 6.2 研究展望77-79
• 参考文献79-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文84-86
• 致谢86

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