柔性制造系统调度理论及其应用研究

发布时间：2017-05-11 13:08

  本文关键词：柔性制造系统调度理论及其应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：柔性制造系统(FMS)作为一种面向多品种、中小批量的自动化制造系统,以其灵活高效的加工机制受到了业界的高度重视和深入研究。与传统制造系统相比,柔性制造系统结构更复杂、前期投入成本更高。为降低生产成本,保证柔性制造系统安全、高效地运行,对其生产调度、实现形式以及生产监控这三个关键技术的研究具有重要意义。本课题针对柔性制造系统调度中调度模型和调度算法两个关键问题进行了深入研究。首先,对Petri网在柔性制造系统中的建模理论、方法及应用做了一个较全面的探讨,并以实例分析了Petri网在柔性制造系统的建模过程。其次,在研究遗传算法与粒子群算法的基础上,提出一种基于遗传算法与粒子群优化算法相结合的调度算法。在该算法中,将粒子群算法中各粒子搜索到的历史最优可行解与遗传算法共享,遗传算子在这些可行解上搜索进化,更新历史最优可行解,算法融合了遗传算法和粒子群算法各自的优点。接着以实例说明在Petri网模型基础上结合该算法对柔性制造系统进行调度问题的求解过程,并针对经典测试问题验证了该算法可较好地解决作业车间调度问题。设计了一个基于CC-Link现场总线的柔性制造单元平台,它是柔性制造系统一种小型化、廉价化实现形式。主要由一个6自由度工业机器人、两台加工机床和控制PLC组成。对整个硬件平台、软件设计流程进行了应用研究,设计了采用PLC作为核心控制单元的6自由度工业机器人的控制和CC-Link通讯程序；采用触摸屏人机界面作为对生产现场的实时监控。采用以太网技术搭建了柔性制造系统的监控平台,实现了上位机与主站PLC间的通信。根据系统实际功能和安全需要,将相关的变量与主站PLC中数据变量进行关联,实现了上位机对现场数据的实时采集和现场各设备状态的在线控制与监测。最后通过对柔性制造单元和监控系统的各组成部分进行联合调试,验证了该平台的有效性和实用性。
【关键词】：柔性制造系统 Petri网 遗传算法 粒子群算法 工业机器人
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH165
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 课题研究背景及意义13-14
• 1.2 FMS概述14-16
• 1.3 国内外研究现状16-19
• 1.3.1 FMS应用现状16-17
• 1.3.2 FMS调度研究现状17-18
• 1.3.3 FMS监控系统研究现状18-19
• 1.4 论文主要研究内容19-20
• 第二章 基于Petri网的FMS建模20-29
• 2.1 Petri网基础理论20-24
• 2.1.1 Petri网概述20-21
• 2.1.2 Petri网运行机理21-22
• 2.1.3 Petri网性质22-23
• 2.1.4 赋时Petri网23-24
• 2.2 Petri网在FMS的应用24-27
• 2.3 FMS的Petri网模型建立27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 基于Petri网与GA-PSO的FMS调度优化29-49
• 3.1 遗传算法研究29-32
• 3.1.1 遗传算法概述29
• 3.1.2 遗传算法原理与实现流程29-31
• 3.1.3 遗传算法的应用31-32
• 3.2 粒子群算法研究32-36
• 3.2.1 粒子群算法概述32-33
• 3.2.2 粒子群算法原理与实现流程33-35
• 3.2.3 粒子群算法参数意义及选择标准35-36
• 3.3 基于赋时Petri网与GA-PSO算法的FMS调度优化36-42
• 3.3.1 FMS调度问题描述36-37
• 3.3.2 GA与PSO混合的可行性分析37-38
• 3.3.3 GA-PSO算法设计38-42
• 3.4 FMS调度实例42-48
• 3.4.1 FJSP调度实例42-45
• 3.4.2 JSP调度实例45-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 基于CC-Link现场总线的FMC平台设计49-72
• 4.1 CC-Link现场总线概述49-50
• 4.2 FMC硬件平台实现50-54
• 4.2.1 FMC平台方案设计50-51
• 4.2.2 FMC硬件平台搭建51-54
• 4.3 FMC软件平台设计54-63
• 4.3.1 PLC程序设计54-56
• 4.3.2 机器人程序设计56-61
• 4.3.3 HMI程序设计61-63
• 4.4 FMC监控系统设计63-71
• 4.4.1 力控Force Control概述63-64
• 4.4.2 监控系统通信设计64-67
• 4.4.3 监控系统画面设计67-71
• 4.5 本章小结71-72
• 第五章 系统应用实例72-77
• 5.1 系统调试72-74
• 5.2 系统应用案例74-76
• 5.3 本章小结76-77
• 总结77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文83-85
• 致谢85-86
• 附录186-87
• 附录287-88

【参考文献】

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本文编号：357302