自动化立体仓库拣选路径优化算法改进及求解效果对比研究

摘要

随着企业现代化生产规模的不断扩大和深化，仓库已经成为生产物流系统中的一个重要且不可缺少的组成部分。近年来，自动化立体仓库的硬件设备、自动控制和通讯技术已经十分完善，而自动化立体仓库的优化管理、调度方面还存在不足。因此，在保证拣选任务准确、及时完成的同时，如何优化拣选路径是自动化立体仓库拣选作业所要面临的一个重要问题。 论文主要针对自动化立体仓库固定货架堆垛机拣选路径优化方法进行探索性研究。首先，对求解TSP问题的模拟退火算法、基本蚁群算法以及改进蚁群算法进行分析；其次，把模拟退火算法、基本蚁群算法和改进蚁群算法应用到自动化立体仓库固定货架堆垛机拣选的路径优化问题中，利用Matlab软件编程求解堆垛机拣选货物的TSP问题并对结果进行比较。再次，针对蚁群算法易陷入局部最优这一事实，提出了将蚂蚁算法与局部最优搜索策略(3-opt法)相结合，并且通过对各条路径上的信息素轨迹浓度τij设置上下限τmin和τmax来限制某些蚂蚁对信息素轨迹的贡献，使得搜索有机会跳出局部极值点，得到更好的最优解。利用TSPLIB数据进行的实验结果表明，改进后的算法对于中大型TSP问题，具有更好的发现最优解的能力。改进蚁群算法除了可以解决自动化立体仓库拣选路径优化问题，还可以解决一系列机械系统优化和线性、非线性优化问题，对它的研究也需要进一步的深入和完善。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3论文选题的意义

1.4论文研究内容

第二章自动化立体仓库与拣选作业相关理论

2.1自动化立体仓库

2.1.1自动化立体仓库概念及发展状况

2.1.2自动化立体仓库的基本组成

2.1.3自动化立体仓库的特点

2.1.4自动化立体仓库的功能

2.2拣选作业

2.2.1拣选作业流程

2.2.2拣选作业原理

2.3TSP问题数学模型

2.4TSP问题求解方法

2.4.1精确算法

2.4.2启发式算法

2.5本章小结

第三章 求解TSP问题的算法分析及改进

3.1模拟退火算法

3.1.1模拟退火法基本思想

3.1.2模拟退火算法的数学模型及计算步骤

3.1.3模拟退火算法应用的一般要求

3.1.4模拟退火算法优缺点

3.2蚁群算法

3.2.1蚁群算法背景介绍

3.2.2蚁群算法的数学模型

3.2.3基本蚁群算法的基本思路

3.2.4基本蚁群算法的特点

3.2.5基本蚁群算法的步骤

3.2.6蚁群算法主要参数优化研究

3.3改进蚁群算法

3.3.1蚁群算法的几个缺陷

3.3.2蚁群优化算法的发展

3.3.3 r-opt算法介绍

3.3.4利用3-opt和最大最小蚁群系统对基本蚁群算法进行改进

3.3.5改进蚁群算法伪代码

3.4本章小结

第四章求解效果对比分析

4.1算例描述

4.2模拟退火算法求解堆垛机拣选货物的TSP问题

4.3蚁群算法的求解堆垛机拣选货物的TSP问题

4.4改进蚁群算法求解堆垛机拣选货物的TSP问题

4.5三种算法在仿真中的优化结果比较

4.6基本蚁群算法与优化蚁群算法的性能差异分析

4.3.1 eil51问题

4.3.2 lin318问题

4.3.3 pr2392问题

4.7小结

第五章 结论与展望

5.1论文主要工作及结论

5.2尚待进一步研究的问题

参考文献

附录

致谢