基于人工势场的制造系统车间自适应调度研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Mechanical and Electrical Engineering Research and Application in Job Shop Scheduling Based on Artificial Potential Field A Thesis in Mechanical Engineering By Pei Wenxiang Advised by Prof. Tang Dunbing Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering January, 2012 承诺书 本人声明：所呈交的硕士学位论文，是本人在导师指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外， 本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许 论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 南京航空航天大学硕士学位论文 基于人工势场的制造系统车间自适应调度研究与实现 基于人工势场的制造系统车间自适应调度研究与实现 I I PAGE PAGE II 摘 要 近年来随着以动态化、全球化和用户驱动为显著特征的市场竞争的加剧，制造系统正朝着 “小批量、多品种”的方向发展，使得制造系统的复杂性与动态性不断增加。如何快速处理制 造环境中出现的各种不确定因素以及各种动态变化，已成为提高企业自身的竞争力要的一环。 为了对制造车间中复杂多变的生产活动进行高效的调度，本文将人工势场算法 (Artificial Potential Field)引入到车间作业调度问题的研究中，探索新的作业调度方法，以提高制造系统对 动态扰动事件的响应能力以及调度的质量。全文的主要研究内容如下： 首先，本文分析了车间调度的基本问题，以及国内外研究现状。同时阐述了遗传算法、模 拟退火算法、禁忌有哪些信誉好的足球投注网站算法等经典算法在车间作业调度中的运用及其优缺点。基于此作者认为 随着制造系统的发展，新型的调度优化算法必然进一步与生产实践相结合，并向着集成化、动 态化、智能化、实用化的方向发展。 其次，阐述了人工势场的基本理论并给出自己的理解，结合车间作业调度问题的基本特征， 提出了基于人工势场算法的车间调度框架模型，着重介绍了人工势场算法中引力场在制造系统 中的应用，通过实例结果表明，该算法能有效地克服经典调度算法在解决作业生产调度问题时 存在的有哪些信誉好的足球投注网站数度低与收敛性难以控制的问题。通过对经典的车间作业调度问题进行仿真验证， 本文提出算法的调度结果优于一些其它调度算法，体现了该算法的优越性与可行性。同时针对 制造系统中存在的随机事件如任务的增加、设备故障等，提出了基于人工势场的动态调度策略。 同时在 C#平台上，开发了基于人工势场的车间作业调度软件系统。该系统实现了资源设备 以及生产任务的信息管理、基于人工势场算法的车间作业调度、针对设备故障和紧急任务的动 态调度的产生、以及设计并开发硬件仿真平台中的机床控制板，实现上位机与硬件仿真平台的 实时互联。 最后，在与同课题组成员共同设计的硬件仿真平台上进行了物理仿真，进一步研究了车间 制造系统中各项参数对作业调度的影响，以及生产自动化的关键技术。对实验结果进行分析， 表明了该算法具有计算简便、易实现、通信量少、鲁棒性好等特点。 关键词：人工势场算法，车间作业调度，动态调度，资源利用率，硬件仿真平台 ABSTRACT With the significantly increasing market competition characterized by globalization, dynamic development and customer-driven, the complexity and dynamic development of manufacturing system is also becoming to expand. How to deal with the kinds of dynamic changes and uncertain factors in manufacturing system h