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无人泊车AGV系统的规划与任务分配研究
| 论文题名： | 无人泊车AGV系统的规划与任务分配研究 |
| 关键词： | 无人泊车系统;自动导引运输车;路径规划;任务分配 |
| 摘要： | 本文依托北京某地下无人泊车停车场，主要研究了AGV泊车的路径规划和动态调度问题。本文的室内智能无人泊车系统，其设计目标在于改造现有停车场，而不是构建新的停车场，满足提高停车场的利用率（较大增容率）和用户体验（较少存取车时间）这两个指标。因此，对实时路径规划和动态任务调度提出了较高的要求。 目前，国内一些企业也开始积极开发AGV智能泊车业务。其停车场路线多为环形回路，尽管路径规划与任务调度算法简单，容易操作，但是AGV只能单向环路行驶，既不利于提高增容率，满足运营商的利益要求，也不能减少用户的存取车时间。因此，在满足最大增容率的情况下（即没有环形路线且AGV可双向行驶），本文提出了新的路径规划时间模型，同时采用静态与动态相结合的路径规划算法进行实时路径规划，解决多AGV相遇死锁的难题。针对本课题，基于分布式约束优化问题模型（DCOP），建立了新的任务分配模型，使用基于FRODO框架的DPOP算法进行优化求解。 本文的主要研究内容如下： （1）对AGV无人泊车系统的关键问题进行了详细分析，并构建了AGV系统中路径规划和任务分配两个问题的数学模型，其优化目标分别为最少AGV行驶时间和最小滞后惩罚成本，同时建立了停车场的拓扑电子地图模型，为后续的计算提供了计算基础； （2）提出了一种改进的Dijkstra路径规划算法，用于求解静态AGV最短路径，即原始最优路径。本文中的停车场路线规整，但节点数较多，因此采用关键节点法禁忌表减少实际计算节点。该方法与数据库相连接，得出完整的最优路径。通过与A*算法和Dijkstra算法的比较，增加的禁忌表可以将原来的无关节点屏蔽，并不会减少路径搜索的有效域。虽然路径的搜索结果相同，但改进算法的效率更高； （3）分别用两种方法对AGV的任务分配进行建模求解。第一种是集中的任务调度模型，用带ATC rule的过滤搜索法与模拟退火相结合的改进算法求解。第二种是运用约束优化问题建模，并使用基于FRODO框架的DPOP算法求解。通过实例进行比较，实验表明本文提出的改进算法ATCSA在初始解和最优解质量比约束优化更优； （4）本文结合理论研究算法，对AGV调度系统进行了仿真系统的设计。基于前面的理论研究，本文使用C++builder XE实现了AGV管控仿真系统，重点介绍了系统的功能模块和数据库设计。 |
| 作者： | 孙雪颜 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 史彦军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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