[發(fā)明專利]一種用于汽車減振器裝配過程的優(yōu)化調(diào)度方法

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• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN110457862A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設計）人: 胡蓉;董鈺明;錢斌;姚友杰
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于汽車減振器裝配過程的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：通過確定汽車減振器在裝配過程中的排列調(diào)度模型和優(yōu)化目標，并提出基于松鼠覓食算法的優(yōu)化調(diào)度方法對目標進行優(yōu)化；其中，排列調(diào)度模型根據(jù)每種型號汽車減振器所要經(jīng)過的裝配操作數(shù)和相應操作的操作時間而建立，同時確定優(yōu)化目標為最小化最大裝配完工時間C_max(π)：

式中，需要裝配的汽車減振器型號的個數(shù)為n，需要的裝配操作數(shù)為m，該優(yōu)化調(diào)度問題的一個解為π＝{π₁,π₂,...,π_n}，π表示汽車減振器的被裝配順序，π_i為裝配順序π中第i個被裝配的汽車減振器，為汽車減振器π_i在裝配操作j結束后的完工時刻，代表汽車減振器π_i裝配操作j需要的裝配時間，汽車減振器在裝配過程中存在著以下約束，裝配操作一旦開始后不允許中斷也不允許搶占加工，每臺機器在同一時刻只能裝配一個汽車減振器，每個汽車減振器在同一時刻只能被一臺機器操作；優(yōu)化目標為在所有汽車減振器的被裝配順序的集合中找到一個π，使得最大裝配時間C_max(π)最小。

2.根據(jù)權利要求1所述的用于汽車減振器裝配過程的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述基于松鼠覓食算法的優(yōu)化調(diào)度方法具體為：

Step1、編碼方式及初始化種群：

采用隨機生成的方法產(chǎn)生popsize個n維向量x，x_i是范圍為[FS_min,FS_max]且服從均勻分布的隨機實數(shù)，即代表一只松鼠的初始位置；利用LOV規(guī)則將代表松鼠的n維向量轉換為一個初始解π，并計算相應解的目標值；對初始種群中所有松鼠的位置按照目標值的大小進行從小到大的排序，其中目標值越小，表示該松鼠所處位置的食物越多，反之代表該位置食物越少；其中，F(xiàn)S_min為向量范圍的最小值，F(xiàn)S_max為向量范圍的最大值；

Step2、松鼠位置的更新：

首先將排序后的種群分為三種類型：前10％的松鼠所在位置為食物豐富位置，用FB來表示；中間30％的松鼠所在位置為食物一般位置，用FN來表示；最后60％的松鼠所在位置為食物較差位置，用FW來表示；

處于食物豐富位置的松鼠無需移動，而食物一般和食物較差的松鼠需要更新自己的位置，因此松鼠的位置在覓食的過程中具有以下三種方式更新：

1)所在位置食物一般的松鼠向食物豐富的位置移動：

FN′_i＝FN_i+d×G×(FB_i-FN_i)

2)所在位置食物較差的松鼠向食物豐富的位置移動：

FW_i′＝FW_i+d×G×(FB_i-FW_i)

3)所在位置食物較差的松鼠向食物一般的位置移動：

FW_i′＝FW_i+d×G×(FN_i-FW_i)

將新生成的松鼠位置通過LOV規(guī)則轉換為排列解π并評價其目標值：若優(yōu)于移動前的目標值則對原松鼠位置進行替換，否則留在原地不替換；

其中，F(xiàn)N′_i和FW_i′為更新后的松鼠位置所對應的第i維向量；d為松鼠隨機移動的距離，其范圍是[d_min,d_max]；G為松鼠移動常數(shù)；FB_i為食物豐富的松鼠位置所對應位置向量的第i維，且由于此處食物豐富的松鼠位置不止一個，因此在更新時先隨機從所有食物豐富的松鼠位置中抽取一個作為更新所用的FB_i；FN_i為食物一般的松鼠位置所對應位置向量的第i維，F(xiàn)W_i為食物較差的松鼠位置所對應位置向量的第i維；

Step3、天敵的影響：

在松鼠移動后位置可能已經(jīng)有天敵存在，松鼠需要立即隨機地轉移到其他地方；因此對移動后的松鼠是否需要轉移利用概率進行選擇，即隨機生成(0,1)之間的隨機數(shù)P：當P≤P_m時，對該松鼠的位置進行轉移，否則，不做轉移；其中P_m表示發(fā)現(xiàn)天敵并立即轉移的概率閾值，松鼠轉移后的位置仍采用隨機生成的方法；

Step4、排序操作：

根據(jù)目標值的大小，對當前種群中所有松鼠的位置按照從小到大的方式進行排序；

Step5、局部搜索操作：

對當前種群中目標值最小的松鼠位置進行局部搜索操作，具體的操作方法如下：

假設該松鼠位置的所對應的排列為π^b，首先將π^b中的第一個位置上的型號數(shù)加入到π'中形成不可行解；然后依次從π^b中取出型號數(shù)并插入到π'中的所有位置，評價生成所有的不可行解，取目標值最小的不可行解進行下一步操作，直到不可行解π'中所包含的型號數(shù)量大于3時，加入交換操作；重復此操作，直到所有的型號加入到π'中形成可行解；

將π'所對應的目標值與π^b進行比較，若優(yōu)于局部搜索前的目標值則對原松鼠位置進行替換，否則不替換；

Step6、終止條件：設定終止條件的最大迭代次數(shù)為T_max：如果滿足，則輸出最優(yōu)解；否則跳轉至Step2，直到滿足終止條件。

3.根據(jù)權利要求2所述的用于汽車減振器裝配過程的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述Step5中，交換操作指新插入的型號只能與當前位置不相鄰的型號進行交換。