[發(fā)明專利]一種機(jī)械制造自動(dòng)化生產(chǎn)過程的優(yōu)化調(diào)度方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811029456.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN108873850A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢斌;姚友杰;胡蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種機(jī)械制造自動(dòng)化生產(chǎn)過程的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：通過確定機(jī)械制造自動(dòng)化生產(chǎn)過程的調(diào)度模型和優(yōu)化目標(biāo)，并使用基于正弦余弦算法的優(yōu)化調(diào)度方法對(duì)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化；其中調(diào)度模型依據(jù)每臺(tái)加工設(shè)備上所加工工件的最大完工時(shí)間來建立，優(yōu)化目標(biāo)為最小化最大完工時(shí)間C_max(π)：

式中，加工設(shè)備數(shù)為m，每個(gè)工件i∈(1,2,…,n)需要在m臺(tái)設(shè)備上加工，每個(gè)工件在設(shè)備上的加工順序相同，每臺(tái)設(shè)備上的被加工工件的順序相同；任何時(shí)候，每臺(tái)設(shè)備僅能加工一個(gè)工件且一旦開始加工便不能被其他工件搶占；一個(gè)工件在某一時(shí)刻只能在一臺(tái)設(shè)備上加工；工件在一臺(tái)設(shè)備上加工完后，將在下一臺(tái)設(shè)備可用之前阻塞在當(dāng)前設(shè)備上；π＝[π₁，π₂，…，π_n]為待加工的n個(gè)工件的排列，該排列中的工件根據(jù)從左往右的規(guī)則分配到個(gè)加工設(shè)備上加工，π_i∈(1,2,…,n)；為工件π_i在設(shè)備j上的離開時(shí)間，為工件π_i在第一臺(tái)設(shè)備上的開始加工時(shí)間；為工件π_i在設(shè)備j上加工時(shí)間，自動(dòng)化生產(chǎn)線具有“零緩沖”的特征，即工件在被加工完成后，會(huì)阻塞在當(dāng)前機(jī)器上直到下臺(tái)設(shè)備可用為止；優(yōu)化目標(biāo)為所有待加工工件排序的集合中找到一個(gè)π，使得最大完工時(shí)間C_max(π)最小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械制造自動(dòng)化生產(chǎn)過程的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述基于正弦余弦算法的優(yōu)化調(diào)度方法具體為：

Step1、編碼方式：采用基于隨機(jī)鍵編碼方式對(duì)工件的排列進(jìn)行實(shí)數(shù)編碼，然后根據(jù)LOV規(guī)則建立實(shí)數(shù)編碼與整數(shù)編碼之間的一一映射關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從實(shí)數(shù)編碼向工件排序的轉(zhuǎn)換；

Step2、種群的初始化：采用隨機(jī)的方式初始化種群，隨機(jī)產(chǎn)生N_popsize個(gè)個(gè)體，組成初始種群；同時(shí)選擇出當(dāng)前種群中的“最優(yōu)個(gè)體”作為第一代的“歷史最優(yōu)個(gè)體”；

Step3、在取值范圍為[0,1]之間生成隨機(jī)數(shù)p，根據(jù)p取值的不同選擇不同的公式來參與新個(gè)體目標(biāo)值計(jì)算，如果新個(gè)體的目標(biāo)值優(yōu)于當(dāng)前個(gè)體，則采用新個(gè)體替換當(dāng)前個(gè)體；具體公式如下：

當(dāng)p≤0.5時(shí)：

否則，

其中，為新個(gè)體在位置i的實(shí)數(shù)編碼值，為當(dāng)前個(gè)體在位置i的實(shí)數(shù)編碼值，為當(dāng)前歷史最優(yōu)個(gè)體在位置i的實(shí)數(shù)編碼值；r₂為區(qū)間[0,2π]的一個(gè)隨機(jī)值，r₃為[0,2]范圍內(nèi)的隨機(jī)權(quán)重；r₁的取值根據(jù)迭代次數(shù)的不同進(jìn)行自適應(yīng)變化，其更新公式為：

其中，a為常量，t為當(dāng)前運(yùn)行代數(shù)，T為總運(yùn)行代數(shù)；

Step4、基于“Inverse”和“Insert”操作的局部搜索策略對(duì)新種群中的前k個(gè)個(gè)體作為較優(yōu)個(gè)體進(jìn)行局部搜索，若局部搜索得到的個(gè)體優(yōu)于當(dāng)前個(gè)體，則將其替換；

Step5、更新“歷史最優(yōu)個(gè)體”：對(duì)比“歷史最優(yōu)個(gè)體”和新種群中較優(yōu)的k個(gè)個(gè)體，選擇其中最優(yōu)的個(gè)體并更新“歷史最優(yōu)個(gè)體”；

Step6、終止條件：設(shè)定終止條件為最大迭代次數(shù)，如果滿足，則輸出“歷史最優(yōu)個(gè)體”；否則跳轉(zhuǎn)至Step3，直到滿足終止條件。