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任务驱动的多AGV调度策略与路径规划研究
| 论文题名： | 任务驱动的多AGV调度策略与路径规划研究 |
| 关键词： | 化肥铁路运输;自动导引车;任务调度;路径规划 |
| 摘要： | 自动导引车(Automated Guided Vehicle，AGV)作为现代智慧物流中的重要工具，有力推动了传统企业向智能化、自动化方向转型和发展。目前，化肥企业铁路运输的运载环节仍采用人工搬运和叉车搬运，存在人力成本高、运输效率不高、安全性差、自动化和智能化程度低等问题。因此，本文在化肥铁路运输的运载环节引入AGV对传统的作业模式进行升级改造，探索铁路运输环境下高效率的智能运载作业模式，推动化肥企业向自动化、智能化方向转型，以提高企业市场竞争力。本文主要对多AGV的任务调度和路径规划问题进行研究，其具体工作如下： (1)以贵州某化肥企业的站台运载作业环境为对象，根据站台空间长宽、结构柱位置、化肥托盘大小等约束条件设计化肥堆放布局方案，明确站台堆区化肥堆放布局方案后，对现有的环境建模相关技术进行详细分析并采用栅格建模法建立环境要素模型，为后续的研究奠定环境模型基础。 (2)分析化肥站台运载作业的特点并结合企业需求，确定以运载任务工作量均衡为主要调度优化目标并构建出对应的数学模型，提出基于混合策略改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization，IPSO)求解任务分配调度问题；并在此基础上，提出基于K近邻空间的任务匹配选择方法来进一步提高任务分配的质量。不同算例实验结果表明：IPSO综合性能明显优于其他5种主流算法，能求解出更高质量的任务分配方案。 (3)针对站台堆区多AGV路径规划存在冲突、碰撞等问题，提出一种解耦型路径规划算法，先考虑AGV运动过程中的耗能因素，建立能耗模型，提出以能耗成本为搜索新准则的ESA*算法并通过动态基准转折惩罚、三角剪枝与弦定弧过渡法相结合的方法优化路径，解决单AGV的路径规划问题；接着为提高局部冲突区域路径重规划能力，提出融合ESA*和IDWA算法的两阶段运动规划方法，然后分析AGV间的冲突碰撞类型，提出冲突动态优先级策略并结合碰撞冲突自主协调策略解决多 AGV在局部路径的冲突碰撞问题。实验结果表明，所提方法能有效解决多AGV间的冲突碰撞问题。 (4)基于上述研究内容，开发了AGV任务调度和路径规划原型系统，实现了对站台堆区多AGV的任务分配和路径规划，为铁路化肥高效率、智能化运载作业模式提供一种新思路。 |
| 作者： | 刘钰铭 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 黄海松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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