柔性制造系统建模与系统流程调度优化研究

发布时间：2020-11-11 14:39

　　 柔性制造是现代生产的发展方向,柔性制造系统(FMS)可以实现生产系统的柔性化和高效化。FMS的生产物流系统的效率是整个FMS效率提高的关键环节,所以对FMS物流系统的流程控制进行分析,对FMS物流系统的调度过程进行优化是FMS系统应用的前提。本文通过对系统建模到调度优化的研究,以实现对系统运行效率的提高,并由仿真程序对模型和调度结果进行验证。 首先,采用面向对象的着色Petri Net对FMS物流系统进行建模,在建模中把FMS基本设备划分为六大类：工件类、刀具类、机床类、机械手类、AGV运输类、仓库类。并融入系统数据的实时加载。通过类间接口与数据通信实现各个类之间的集成,形成一个有效的FMS模型。 在FMS物流系统的实时调度优化方面,针对AGV运输展开调度研究。本文尝试了两种形式的AGV调度策略,一种是基于遗传算法(GA)的AGV调度,主要分析了GA算法的编码方式、初值设定、适应度函数及选择、交叉、变异算子的参数选择,从而保证算法的可行性和有效性,并分析了算法的实现方法；另一种是基于粒子群算法(PSO)的AGV调度,对PSO的三维编码、解码,浮动的目标函数的确定,以及PSO各参数的设定进行了详细研究,并分析了该算法的实现过程及在AGV调度中的具体应用。 最后,将模型及调度优化思想以具体的实例进行了验证,以已开发出的仿真程序为基础,在其中融入调度优化模块,通过实时运行加工任务数据,验证了实时调度优化后系统完成任务的运行时间明显缩短,提高了整个系统的任务加工处理效率。仿真结果验证了模型的有效性,系统的可移植性、可扩展性都较强,调度算法可修改性、可替换性好,为以后的进一步开发与设计提供了良好的基础平台。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH165
【部分图文】：

4.3GA算法在AGv实时调度中的应用FMS车间有4台机床，在考虑2台AGV运输资源的情况下，计划在某时间段(单位:s)完成5种零件，巧道工序共20个任务的运输，最小运行时间为305。FMS生产环境下，根据本章对几种动态调度控制方法的研究，运用自适应交叉、变异的遗传算法对工序进行寻优排序。以最小运行延迟时间的加权平方和为适应度评价函数。其初始调度方案为:29224192110112382761532512171281633020253122181326本课题是在西安理工大学硕士生边培莹等开发的FMS一V3.1仿真软件平台上，在其AGv调度函数Assi，AGv()函数下设计调度算法程序，程序中融入该GA算法部分，由于GA算法的应用己经成熟，其调度算法的程序设计过程不再叙述。其封装思想为:仿真设计中，采用面向对象的思想，把FMS物流系统的基本设备分别进行设计，采用类的对象化思想，建立了各个模块，由统一的类间接口作为主程序统一调度和运行。在基本程序的基础上建立了GA算法类，融入到AGV的调度优化部分，在主程序的运行扫描中每个扫描周期下调用GA算法部分，以统一的仿真时钟整体推进，运行状态见图44。

5基于粒子群算法的FMs物流系统调度优化床刀库)，两辆自动导航运输车辆AGV，和一个自动化单堆垛机的立体仓库组成的小型FMS加工系统，假定如图54所示的布局。此布局状态下就决定了AGV在设备间的运行时间，按照此论文的设计思路，其AGV运行时间见表5一2，只是“所需时间”一列的数据值进行按实际改变即可。将修改后的“AGV运行时间表”存储于仿真程序所在的文件夹下，供仿真运行时调度部分读取此ACCESS表进行计算、优化、并提供仿真时的AGV运输时间。杏翎、犷图54实例硬件设备布局图 Fig.54DevieeslayoutchartofexamP】 ehardw田吧2)仿真加工数据以上布局下的小型FMS可完成多任务的加工操作，实例的加工任务设为6个，根据相应的工艺部门制定的加工工艺文件
【参考文献】

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1 肖力;;改进粒子群算法在物流配送问题中的应用[J];电脑与电信;2007年06期

2 谈立成;;机电制造企业生产系统的仿真[J];信息技术;2006年04期

3 陈丹伟,楼佩煌,王宁生;FMS的对象建模[J];航空精密制造技术;2000年04期

4 徐青鹤;刘士荣;吕强;;一种改进的粒子群算法[J];杭州电子科技大学学报;2008年06期

5 陈胜,程景云;基于Petri网的工作流建模及仿真[J];计算机辅助工程;2000年01期

6 熊刚,孙优贤,许晓鸣;用Petri网生成信息系统模型的一种方法[J];计算机工程与应用;1998年09期

7 谢楠;李爱平;;基于扩展随机Petri网的可重组制造系统建模与分析方法[J];机械工程学报;2006年12期

8 钱锟;李建勇;鄂明成;;FMS的模块化建模及动态仿真方法的研究[J];机械制造;2006年02期

9 边培莹;李德信;边培松;赵月香;;基于映射方法的柔性制造系统建模及仿真程序设计[J];科学技术与工程;2009年02期

10 高春华,李人厚,陈浩勋;智能选择启发规则的FMS实时调度方法[J];控制与决策;1998年04期

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1 刘志雄;调度问题中的粒子群优化方法及其应用研究[D];武汉理工大学;2005年

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1 郭海东;遗传算法及其在生产调度中的应用研究[D];浙江工业大学;2004年

2 张向峰;基于Petri网的柔性制造系统死锁预防研究[D];西安电子科技大学;2005年

3 葛敬军;基于对象的扩展有色Petri网及其在FMS物流系统建模中的应用研究[D];长沙理工大学;2005年

4 王海霞;基于遗传算法的FMS调度问题研究[D];西安理工大学;2007年

5 张海峰;基于Petri网的FMS物流系统建模及仿真[D];西安理工大学;2007年

6 边培莹;FMS物流系统建模、仿真及实时调度优化[D];西安理工大学;2009年

本文编号：2879318