基于SPEA2的多目标AGV-岸吊调度优化研究

发布时间：2020-06-16 18:08

【摘要】：随着经济全球化的飞速发展,各国之间的贸易往来也日益频繁,海运在各国贸易中起到越来越重要的作用。贸易的增加也使个港口之间的竞争不断加剧。降低运营成本、提高作业效率,成为各港口不断追求的目标。进行智能化调度,探索建立自动化码头,也成为各港口进一步发展的重要任务。有效地调度与利用港口重要作业设备——AGV和岸吊,对自动化码头的建设至关重要,也直接关系到一个国家经济的发展。优化AGV和岸吊的协同调度,具有重要的现实意义。通过对青岛港的实地走访与调查,阅读大量相关文献,对港口调度尤其是AGV和岸吊调度进行详细的分析与研究,在前人研究的基础上,进行更加全面的考虑,加入岸吊的设备等待时间、考虑AGV的初始任务和最终任务、考虑每一艘船舶的在港情况,构建三个目标函数和若干个约束条件,建立了基于多目标AGV-岸吊协同调度的优化模型。依据多目标AGV-岸吊协同调度的优化模型,结合港口实际情况,提出一种基于多目标的混合在线AGV调度算法(M-HOSA)。在此基础上,通过对SPEA2的研究与分析,对SPEA2进行改进,加入局部搜索算法和部分个体更新算法,改进交叉策略,结合岸吊约束算法,提出一种基于改进SPEA2的AGV-岸吊协同调度算法(MSAQ-SPEA2)。最后,利用FlexTerm2.0实验平台,对本文所建立的模型和提出的算法进行实验验证。通过对结果的分析,得出本文模型是有效的,算法在运行效率和收敛性、稳定性方面都有显著的提升。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：F552.7;TP18
【图文】：

青岛港,码头,港口

董家口港区、前湾港区和黄岛油港区，现有码头１５座，泊位７２个［２］［３］。逡逑经过３年的建设，２０１７年３月青岛港自动化码头迎来第一次实船作业，如逡逑图１．１是青岛港自动化码头局部实景拍摄图。继续优化改进，提高自动化码头的逡逑作业水平，是青岛港需要不断追求的目标。逡逑 N逦—逡逑心嘴＿丨癖＾逦ｆ逡逑图１．１青岛港在自动化码头局部逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋Ｑｉｎｇｄａｏ邋Ｐｏｒｔ邋Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ邋Ｔｅｒｍｉｎａｌ逡逑１．２国内外研究综述逡逑国内外对港口调度以及ＳＰＡＥ２算法的研究己经有很长的历史，在港口的智逡逑能调度方面做了很多的工作，并取得了大量的成就。逡逑１．２．１港口调度研究现状逡逑港口调度问题研究涉及广泛，早期的港口邋ＡＧＶ和岸吊调度主要依靠人工分逡逑配调度，但随着贸易与港口规模的扩大，人工调度己满足不了需求，各港口纷逡逑纷寻求用更加便捷的智能化调度方式，以此来提高港口的工作效率。上世纪８０逡逑２逡逑

多目标优化问题,最优解集,最优解

逦相关技术综述逡逑可行解、不可行解、最优解等多目标优化问题的解的范围，如图２．１所示。逡逑ｒ、逦，￣、逡逑ｑｊ＊逦Ｐａｒｅｔｏ邋最优解逡逑Ｖ邋逦）逡逑图２．１多目标优化问题解的关系图逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑对多目标优化问题，Ｐａｒｅｔｏ最优解不是一个，而是一群，Ｐａｒｅｔｏ最优解集中逡逑的解是相互不可比较的。解决多目标问题的理想办法，就是通过一定的算法求逡逑得均匀分布的Ｐａｒｅｔｏ最优解集，然后根据用户不同的需求和意愿，从中选择一逡逑个或一组最令人满意的解，即满意解。逡逑２．２邋ＳＰＥＡ２邋算法逡逑本小节对ＳＰＥＡ２算法进行详细介绍，包括ＳＰＥＡ２对ＳＰＥＡ的改进、ＳＰＥＡ２逡逑的算法流程和优缺点等。逡逑２．２．１邋ＳＰＥＡ邋与邋ＳＰＥＡ２邋的改进逡逑强度邋Ｐａｒｅｔｏ邋进化算法（Ｓｔｒｅｎｇｔｈ邋Ｐａｒｅｔｏ邋Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ邋Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，邋ＳＰＥＡ）是由逡逑Ｚｉｔｚｌｅｒ和Ｔｈｉｅｌｅ等人提出的一种多目标进化算法该算法继承了己有进化算逡逑法的基本概念和原理

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