自动化立体仓库调度优化问题研究

摘要

自动化立体仓库调度优化问题研究是提高其工作效率的核心，本文以自动化立体仓库出/入库作业调度优化问题为研究点，主要研究内容如下:
　　首先，通过分析其工作原理和作业流程特点，将该问题划分为考虑周转箱和不考虑周转箱容积两大类问题，并分别在单巷道单堆垛机和多巷道单堆垛机工作情况下，建立了以货物拣选作业路径最短为目标函数的数学模型，通过分析各工作情况下的调度特点，将这两大类出/入库作业调度优化问题分别归结为旅行商问题和多个旅行商组合调度优化问题。
　　其次，介绍了邻域法和遗传算法的基本原理，并分析了各自的优缺点。针对不考虑周转箱容积的出/入库作业调度优化问题，为使邻域半径能够适应货位的分布情况，设计了一种基于Sigmoid函数的邻域半径自适应函数，为了避免在邻域内盲目随机地选择下一个货位，提出了在邻域内利用三角概率选择模型选择下一个货位，以此设计了域内三角概率选择自适应邻域算法;对考虑周转箱容积的出/入库作业调度优化问题，提出针对考虑周转箱容积的出/入库作业调度优化问题的三角概率初始化种群方法，并将域内三角概率选择自适应邻域算法融入到单亲遗传算法作为局部寻优算子，设计了基于三角概率的单亲遗传邻域算法。利用MATLAB软件进行仿真对比实验，结果显示本文提出的方法相比改进遗传算法计算效率大大提高，求得相对最优解的时间小于3s，表明本文提出的方法可满足出/入库作业在线实时控制延时要求。
　　最后，在OPC标准下设计了MATLAB软件与中北大学现有实验平台控制器S7-200PLC的通信接口，并详细讲解了MATLAB软件与S7-200 PLC的通信实现过程，给出了具体MATLAB的编程代码。并开展相关实验，实验结果验证了方案的可行性，证明了本文所提出的方法可大大提高出入库作业调度工作效率。

目录

声明

摘要

1．1 论文研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及其分析

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 国内外研究现状分析

1．3 本文研究的主要内容及章节安排

1．4 本章小结

2 自动化立体仓库及其调度优化问题

2．1 自动化立体仓库介绍

2．1．1 自动化立体仓库发展历程

2．1．2 自动化立体仓库的组成

2．2 自动化立体仓库调度优化问题

2．2．1 自动化立体仓库调度优化问题介绍

2．2．2 自动化立体仓库出／入库货物拣选作业分析

2．3 本章小结

3 不考虑周转箱容积的自动化立体仓库出／入作业调度优化

3．1 域内三角概率选择自适应邻域算法设计

3．1．1 旅行商问题介绍

3．1．2 邻域法介绍

3．1．3 邻域半径自适应函数设计

3．1．4 邻域内三角概率选择模型

3．1．5 算法流程

3．2 不考虑周转箱容积的单巷道单堆垛机出／入库作业调度优化

3．2．1 单巷道单堆垛机出／入库作业调度建模

3．2．2 实验仿真计算

3．3 不考虑周转箱容积的多巷道单堆垛机出／入库作业调度优化

3．3．1 多巷道单堆垛机出／入库作业调度建模

3．3．2 实验仿真计算

3．4 本章小结

4 考虑周转箱容积的自动化立体仓库出／入作业调度优化

4．1 基于三角概率的单亲遗传邻域算法

4．1．1 遗传算法介绍

4．1．2 三角概率初始化个体方法

4．1．3 单亲遗传算子设计

4．1．4 算法流程

4．2 考虑周转箱容积的单巷道单堆垛机出／入库作业调度优化

4．2．1 单巷道单堆垛机出／入库调度建模

4．2．2 实验仿真计算

4．3 考虑周转箱容积的多巷道单堆垛机出／入库作业调度优化

4．3．1 多巷道单堆垛机出／入库作业调度建模

4．3．2 实验仿真计算

4．4 本章小结

5 基于MATLAB的自动化立体仓库出／入库作业调度优化实现

5．1．2 MATLAB与S7-200通信实现

5．2 自动化立体仓库出／入作业调度实验

5．3 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢