仓储异构自主导引车系统的设计与优化调度

摘要

自主导引车AGV（Automatic Guided Vehicle）调度系统提供了一种可以在工业生产环境中提高生产效率，降低劳动强度和危险性的途径。由于仓库空间，货架布局，路径设计等因素的限制，自主导引车运行过程中容易出现资源浪费，能耗过高等问题，因此，本文设计了一个基于能量消耗的异构AGV调度系统，解决了三维仓储环境下的AGV调度问题。
　　本文首先介绍 AGV整体系统的搭建方案，包括硬件结构和软件结构两个部分，并就AGV的工作方式进行了较为系统的描述。在AGV调度系统的硬件结构搭建中，本文主要将其分为三个部分：处于调度中心的上位机系统，地图与任务管理服务器系统以及AGV系统；在AGV调度系统的软件结构设计中，本文主要将其分为五个模块进行介绍，分别为通信模块，地图存储与任务管理模块，AGV任务分配与路径规划模块，交通管理模块和 AGV子系统管理模块，并且对每个模块的功能都进行了比较具体的分析。
　　其后，本文根据仓储环境的实际需求对 AGV调度问题进行了建模。和普通的对二维平面的拓扑建模不同，本文考虑到库位的立体结构和异构AGV（即不同类型的AGV，通常具有不同的载重，自重功能等性能指标，例如AGV搬运车，AGV堆高车，潜伏式AGV等等）的使用，进行了库位的三维立体结构的建模。此外，本文建立了能量消耗率 ECR（Energy Consumption Rate）模型并将其应用到了 AGV系统的调度分析中。随后对 AGV的任务分配和路径规划进行了数学建模，并利用了粒子群优化算法 PSO（Particle Swarm Optimization）进行了求解，同时给出了粒子的编码方式和算法实现步骤。
　　最后对本文所提出的AGV调度模型进行了仿真，并在搭建的实验平台上进行了实验验证。实验结果证明了所设计调度模型和实际系统在保证实现仓储物流自动化的同时有效地降低AGV的能量消耗。
　　本文的主要贡献如下：
　　1.根据实际生产需求搭建了AGV调度系统的软硬件结构，并对其具体功能进了分析和探讨；
　　2.和以往的二维平面建模不同，本文针对仓储环境的三维结构进行重新建模，并利用异构叉车来解决仓储环境下的AGV调度问题；
　　3.为了能够在实现仓储自动化的同时降低调度系统的能量消耗，本文建立了AGV的能量消耗率模型，并将其应用到AGV调度问题的数学建模中，并运用粒子群算法进行了求解。最后通过实验证明了本文所提出模型的有效性。

目录

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2自动化仓储系统AGV调度系统发展现状

1.3本文研究内容和组织结构

第二章 三维仓储环境下异构AGV调度系统整体架构

2.1系统硬件结构搭建

2.2系统软件结构搭建

2.3本章小结

第三章 三维仓储环境下基于能耗的异构AGV调度建模与分析

3.1三维仓储环境建模

3.2能量消耗建模

3.3三维仓储环境下基于能耗的AGV调度数学建模

3.4 AGV调度的粒子群优化算法

3.5本章小结

第四章 仿真与实验

4.1 AGV调度系统的硬件参数配置

4.2能量消耗率ECR测量实验

4.3 AGV调度仿真

4.4 AGV调度实验

4.5本章小结

第五章 总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

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