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原文传递自动小车存取系统的建模及其若干关键技术研究

论文题名：	自动小车存取系统的建模及其若干关键技术研究
关键词：	自动小车;存取系统;立体仓库;概念模型;双重着色;Petri网;交叉算子
摘要：	AVS/RS系统是未来自动化立体仓库发展的趋势，目前对于它的研究还处于概念模型设计阶段。为了进一步推广AVS/RS的实际应用，研究其运行过程动态特性和控制模式是非常必要的。本文以单轨道双向运行的自动小车存取系统(AVS/RS)为研究对象，提出了基于Petri网构建AVS/RS动态模型的方法，并在此基础上研究了环路死锁的控制策略及无死锁运行优化。主要工作如下：提出了双重着色概念，解决建模过程中模型简化和系统动态特性双重需要，并利用该思想进一步提出了构建AVS/RS系统双重着色动态赋时Petri网(DCDT—PN)模型方法；分析了AVS/RS系统RGV小车和升降机等活动资源的行为，引入模块化思想构建了AVS/RS整体DCDT—PN模型。然后结合有向图工具，以一类采用可双向运行的RGV、单一轨道的AVS/RS为研究对象，阐述了RGVs路径死锁的原因—环路死锁，给出了系统环路无死锁的条件，并提出了可靠的无环路死锁的控制策略，从而解决了严格死锁问题。指出了死锁控制过程进一步优化的必要性，建立了AVS/RS死锁控制的三种情况的数学模型：升降机接货模型(LO—Model)、同一层死锁模型(OLDO—Model)和混合无死锁路径优化模型(BDO—Model)。提出了使用不可行度处理约束条件的方法，设计了启发式均匀算术交叉算子，给出了三个典型OLDO—Model的构建过程，并对基于惩罚函数法、可行域法和启发式均匀算子法的OLDO—Model进行验证，实验结果表明，基于启发式均匀算子的遗传算法具有更快的收敛速度。针对LO—Model这样的非线性约束条件的多目标TSP优化问题，提出了基于遗传算法求解LO—Model的方法和相关算子，比较了LO—Model中以升降机接送时间、小车等待时间以及它们加权和后的结果；引入多目标遗传算法NSGA—Ⅱ，使用不可行度处理约束条件，并把不可行度加入快速排序计算中，给出了算法流程，实验证明是有效的。指出BDO—Model属于组合优化和整数规划的混杂模型，设计了双色编码方案表示决策变量，通过线性加权目标和，把BDO—Model问题转变为单目标优化问题，并利用改进交叉和变异算子后的遗传算法进行求解，通过与常用遗传算法的实验结果对比分析，证明是有效的。在对NSGA-Ⅱ算法分析的基础上，提出了NonF-HNSGA-Ⅱ算法。在NonF-HNSGA-Ⅱ算法中，引用两个针对目标的不可行度处理BDO-Model非线性约束条件，并把它们引入到个体等级计算中；提出了启发式交叉算子，根据个体的不可行度和优劣程度，选择BDO-Model子模型交叉操作，并把该思想引入到变异算子中，提出启发式变异算子；改进了种群重组和精英选择策略，防止算法收敛于不可性域。通过仿真实验，说明了NonF-HNSGA-Ⅱ比NSGA-Ⅱ具有更好的收敛速度，在短时间内能找到较好的Pareto解集。
作者：	何善君
专业：	控制理论与控制工程
导师：	罗键
授予学位：	博士
授予学位单位：	厦门大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文