基于模糊逻辑的智能灌装任务调度的研究与实现

发布时间：2019-09-11 22:53

【摘要】：随着信息技术在工业生产的不断渗透,自动化、智能化已成为工业生产的趋势,基于工业生产自动化的需求,本课题依托泡菜智能灌装控制实际项目,研发出用于完成泡菜灌装工序中各项任务调度的控制系统。任务调度是本系统的核心,系统具有实时监控,综合管理生产数据,合理分配调度资源等功能。在灌装工序中主要包含三大任务调度:AGV运输车装料,AGV运输车充电以及灌装机加料。智能灌装任务调度系统是智能灌装控制系统的子系统,本文首先对智能灌装控制系统的总体方案进行了研究,确定了任务调度系统为智能灌装控制系统的重要部分。根据系统的功能需求,基于模型/视图结构,设计出智能灌装任务调度系统的总体框架。接着对智能优化算法进行了研究,考虑到灌装投料工序存在许多不确定性,确定了以模糊逻辑算法为基础的优化方案。然后,本文对各项任务调度问题作了详细分析,对于在投料工序中存在的碰车问题,本文提出了分区法,区域更新法,位置就近法和向右靠近法这四大求解法则。经现场实测表明,运用这四大法则能有效解决灌装工序中的碰车问题,保证各项作业协调有序进行,但工作效率仍然较低。为此,本文对模糊逻辑优化算法进行了深入研究,并结合生产实际,最终设计出用于优化任务调度系统的模糊逻辑系统。在相关理论研究的基础上,通过MATLAB对本模糊逻辑系统进行了仿真设计,经分析表明该模糊逻辑系统的设计符合实际需求,设计结果较为合理。对于任意一组输入数据,分析其输出曲线可知,经过模糊逻辑系统处理后的数据,能有效提高任务调度系统的效率,达到理想的效果。最后,结合以上研究内容,介绍了软件系统的设计与实现,包括系统的开发环境,任务调度系统软件的设计等。基于软件模块化设计思想,对系统进行了功能模块划分,重点介绍了投料作业模块中三个重要模块的设计,即任务调度模块,调度过程管理模块和信息管理模块,并展示了系统的主要界面。
【图文】：

运输车,调度中心,泡菜,灌装机

第二章智能灌装控制系统总体方案研究第二章智能灌装控制系统总体方案研究课题来源于某食品公司的实际项目需求，主要用于解决泡菜灌装工序中的投料问题，调度系统的设计综合计算机技术、智能控制技术以及通信技术，采用分布式控制原理，，研发出一套稳健运行的具有机电一体化特色的智能化控制系统。智能灌装控制系统是一种专为泡菜灌封所设计的智能化系统，也可替代或应用于工业生产中具有固定线路，固定工位条件的物料运送方案和场合。该系统具有高自动化，高智能化，安全稳定，低成本高实用价值等特点。灌装生产线包括十个灌装机工位和两辆 AGV 运输车。AGV 运输车用于完成灌装生产线的投料作业，AGV 工作在单向循环的运输轨道上，其工作现场根据功能的不同可划分为三个工作区域，分别为工作区、后勤区和待工区。AGV 运输车如图 2-1 所示。

灌装机,调度系统,智能,任务调度

场控制的核心，也是本文重点研究的部分。本系统中任务调度的种类较多，除 AGV 投料任务调度外，还有 AGV 装料电等任务调度。任务调度算法复杂，是整个系统实现智能化的核心部分。因度系统的开发主要是软件工作。本文主要研究各项调度问题的求解、优化和系统软件的设计与实现。本课题为两辆 AGV 在单向循环轨道上的运输投料问题，其投料作业流程度中心查询灌装机和 AGV 运输车的实时状态，各自动化设备在收到查询指令其状态信息发送给调度中心，经调度中心分析处理获取缺料机的工位号，并一定的调度策略向 AGV 运输车发送调度指令，AGV 收到指令后运行至对应位完成投料作业。灌装机实物图如图 2-4 所示。由于投料过程由两辆 AGV 完成，故在任务调度时应避免两辆 AGV 撞车，向循环轨道的限制，在设计调度系统时应充分考虑系统的效率问题。此外，过程还包含大量 IO 信号，如灌装机料斗的料量，AGV 的位置、状态、电量此，为了综合管理系统数据，便于用户操作，调度系统应具有良好的人机交能。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS255.3;TP273

【参考文献】