[發明專利]基于蝙蝠算法的混雜間歇連續系統的調度方法

有效

• 申請號: 201911203387.X
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110910034B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 陸建波;廖偉志;李松釗
• 申請（專利權）人: 南寧師范大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02;G06N3/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 靳浩

本發明公開了一種基于蝙蝠算法的混雜間歇連續系統的調度方法，包括：S1、采用混雜Petri網定義生產參數，設定生產目標和生產限制參數；S2、初始化蝙蝠算法的基本參數和Levy飛行尺度參數；S3、初始化蝙蝠位置，記錄該蝙蝠位置至禁忌表中，并計算當前生產目標達到最優的蝙蝠位置；S4、采用Levy飛行模式求出各蝙蝠個體的新的蝙蝠位置，采用共軛梯度法在該新的蝙蝠位置的基礎上計算得到另一新的蝙蝠位置，得蝙蝠新位置；S5、蝙蝠新位置的生產目標結果優于S3，則更新最佳蝙蝠位置；S6、調整r_i和A_i，重復步驟S3～S5，直至搜索次數達到N_max。本發明具有快速高效得到可行的目標結果更佳的調度方法的有益效果。

技術領域

本發明涉及混雜間歇連續系統的調度領域。更具體地說，本發明涉及一種基于蝙蝠算法的混雜間歇連續系統的調度方法。

背景技術

生產系統的描述及調度一直是工業及制造業重要的研究領域，至今人們已經提出各種各樣的方法來實現連續生產系統或間歇生產系統的描述及其優化調度。然而在混雜間歇和連續系統的描述及其調度方面的研究成果缺乏，主要的原因在于其既包含離散操作又包含連續操作而且兩者相互作用的混雜特征難于用數學方法進行描述和分析。把混雜間歇和連續系統的連續操作離散化或者把其離散操作連續化從而把混雜間歇和連續系統模型轉化為一個離散模型或連續模型，這種用傳統的方法實現混雜間歇和連續系統調度是目前研究這一問題的主要方法，比如利用狀態-任務網絡對間歇生產過程進行描述，然后用離散時間混合整數規劃來實現生產過程的短周期調度；比如基于連續時間混合整數線性規劃模型給出了多階段間歇生產過程的短周期調度方法；針對上述基于線性規劃方法的混雜間歇和連續生產過程調度性能的問題，現有技術中還提出了基于優化控制和層分割技術的調度算法，并和基于混合整數線性規劃方法的性能作了比較。通過上述研究，人們發現具有混雜特征的混雜間歇和連續生產系統是一個非常重要的問題，但對于這類問題如何有效地對其進行描述以及減少求解調度的計算復雜度仍有諸多問題和技術需要做深入的研究。鑒于Petri網已經被公認為解決調度問題的有效技術之一，有文獻提出了一種基于混雜時間Petri網行為演變法的混雜間歇和連續生產系統調度方法，該方法無需對生產系統的生產時間進行劃分，也無需對連續操作進行離散化或對離散操作進行連續化。但只能求出混雜間歇和連續系統的一個可行調度解而非其最優調度解或其近似最優解。

蝙蝠算法(Bat Algorithm,簡稱BA)是Xin-She Yang受蝙蝠回聲定位行為的啟發于2010年提出的一種新型啟發式算法。自算法提出以來，已有研究人員將該算法應用于單目標柔性作業車間調度問題、多目標車輛路徑問題、機動目標跟蹤、自適應進化，實驗表明利用蝙蝠算法能有效地求解問題的最優解或近似最優解而且時間復雜度比較低。針對該算法諸如容易陷入局部最優，出現震蕩及收斂速度慢等不足，研究人員對Xin-She Yang提出的基本蝙蝠算法進行了改進。采用Levy飛行搜索策略取代原有算法的速度和位置更新方式，有效避免局部極值的吸引。

針對混雜間歇連續生產系統包括若干間歇單元、保存間歇生產產品的中間存儲罐和連續生產子系統等三部分。其中，間歇單元的生產操作時間是可變的，即間歇操作時間可為一定范圍內的時間值而不是一個固定的常數。存放間歇生產產品的中間存儲罐中的產品數量需要保持在指定的數量范圍之內。而連續生產單元的連續操作速率也是可變的，要求其操作速率要大于或等于規定的最小操作速率而且要小于或等于指定的最大操作速率。如果混雜間歇連續系統的一個生產調度在指定的生產時間范圍TH內滿足：(1)每個間歇操作都能在其規定的操作時間區間內完成；(2)在TH中的任意時刻，連續操作速率均在其規定的最小操作和最大操作速率之間；(3)在TH中的任意時刻，中間存儲罐中的產品數量均保持在其規定的最少產品數和最大產品數之間；則該調度為混雜間歇連續系統在TH內的一個可行調度。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優點。