[發(fā)明專利]一種考慮前視距離的相容工件族的優(yōu)化控制方法

有效

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• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107024867B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚琦;肖奕霖;胡知強(qiáng);唐昊
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開了一種考慮前視距離的相容工件族的優(yōu)化控制方法，包括：1通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法得到最優(yōu)Q值表；2在第k+g個決策時刻，根據(jù)觀察到的系統(tǒng)的聯(lián)合狀態(tài)，查找最優(yōu)Q值表，得到相應(yīng)的前視距離和選擇加工工件族動作；3判斷該決策時刻內(nèi)是否有工件，若有工件，則等待相應(yīng)工件到達(dá)并存入對應(yīng)的緩沖庫中，否則，根據(jù)選擇加工工件族動作選擇相應(yīng)的工件族中的工件送入批處理機(jī)中進(jìn)行加工，并等待加工完成；然后令k+g+1賦值給k+g，并返回步驟3。本發(fā)明能在對相容工件族優(yōu)化控制時考慮未來工件到達(dá)信息，從而能保證平衡生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率并降低工件的流失率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生產(chǎn)調(diào)度領(lǐng)域，具體的說是一種考慮前視距離的相容工件族的優(yōu)化控制方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大，復(fù)雜性也越來越高，因此對生產(chǎn)過程的管理、監(jiān)控和決策的要求有所提高。生產(chǎn)調(diào)度是將優(yōu)先的資源分配給在一定時間內(nèi)的不同任務(wù)的決策過程，它需要在滿足各種系統(tǒng)約束的條件下使某個或某些性能指標(biāo)最優(yōu)。生產(chǎn)調(diào)度作為現(xiàn)代化生產(chǎn)作業(yè)中的核心內(nèi)容，對提高生產(chǎn)效率、提高生產(chǎn)資源的利用率、降低生產(chǎn)成本等具有重要的作用，因此生產(chǎn)調(diào)度在現(xiàn)實生產(chǎn)環(huán)境中有著廣泛應(yīng)用，如半導(dǎo)體芯片制造系統(tǒng)，鋼鐵生產(chǎn)，帶托盤的車床加工等。

傳統(tǒng)的調(diào)度方法都是針對確定性問題，即把生產(chǎn)過程中的很多因素(如工件的到達(dá)時間，加工時間等)都當(dāng)成確定已知的來考慮，并基于此來制定調(diào)度方案。由于實際生產(chǎn)中含有很多隨機(jī)性的不確定因素，因此隨機(jī)調(diào)度問題在近年來受到了廣泛的關(guān)注，相容工件族的隨機(jī)調(diào)度是其中很重要的一類。但是在現(xiàn)有的對隨機(jī)調(diào)度問題進(jìn)行優(yōu)化控制的方法中，如一些啟發(fā)式規(guī)則和元啟發(fā)式規(guī)則，較少考慮到未來工件到達(dá)信息，不能針對未來工件的到達(dá)情況對調(diào)度方案做出及時調(diào)整，因此還存在著浪費(fèi)生產(chǎn)資源，生產(chǎn)率不夠高的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種考慮前視距離的相容工件族的優(yōu)化控制方法，以期能在對相容工件族優(yōu)化控制時考慮未來工件到達(dá)信息，從而能提高生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率以及降低生產(chǎn)過程中的工件流失率。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種考慮前視距離的相容工件族的優(yōu)化控制方法的特點是，所述優(yōu)化控制方法是應(yīng)用于由傳送帶上傳送的M種工件、自動撿取裝置、M個緩沖庫、容量為K的批處理機(jī)和紅外線感知器所構(gòu)成的單機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)中；所述M種工件分別屬于M個不同的工件族，并對所述的M個工件族按加工率降序排序；任意第m個緩沖庫的容量記為N_m，并用于存儲屬于第m個工件族的工件；假設(shè)所述第m個緩沖庫中存儲的工件數(shù)為n_m，n_m∈[0,N_m]；由M個緩沖庫中存儲的工件個數(shù)構(gòu)成所述單機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)的聯(lián)合狀態(tài)s＝(n₁,n₂,…,n_m,…,n_M)；M≥2；

所述紅外線感知器設(shè)置在傳送帶的末端，以所述紅外線感知器所在的位置為起點，并以朝向傳送帶的一段傳送距離作為前視距離l_max表示最大前視距離；

定義選擇加工工件族動作為p_m表示所述批處理機(jī)加工由前m個工件族所構(gòu)成的批；

由所述前視距離和選擇加工工件族動作構(gòu)成的聯(lián)合動作且 v_S∈D＝D¹×D²；D表示所述單機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)的動作空間；

定義決策時刻為批處理機(jī)為空閑狀態(tài)且有工件到達(dá)緩沖庫，或批處理機(jī)完成加工的時刻；

所述優(yōu)化控制方法是按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、定義變量k，并初始化k＝1；定義初始決策時刻為第k-1個決策時刻；

定義Q值表中的元素為狀態(tài)-動作對值，并初始化初始決策時刻的Q值表；