近年來,在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展壯大、信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的發(fā)展趨勢下,AGVS應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,對AGVS的自動(dòng)化、智能化程度要求越來越高,傳統(tǒng)集中式調(diào)度方式難以適應(yīng)這種發(fā)展趨勢。本文基于物聯(lián)制造對離散車間環(huán)境下多AGV系統(tǒng)任務(wù)分配、路徑規(guī)劃的優(yōu)化以及沖突解決進(jìn)行了以下研究:首先,基于物聯(lián)制造,提出了多AGV自主調(diào)度系統(tǒng)集中-分布式混合控制結(jié)構(gòu),分別設(shè)計(jì)了集中控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)和具備感知與交互能力的搬運(yùn)載體功能結(jié)構(gòu)。其次,針對基于物聯(lián)制造環(huán)境下離散車間的多AGV系統(tǒng)任務(wù)分配問題,分析梳理了車間任務(wù)執(zhí)行流程,提出了一種基于實(shí)時(shí)信息交互的動(dòng)態(tài)任務(wù)分配方法,AGV自主申請確定搬運(yùn)任務(wù),以改善傳統(tǒng)集中控制器統(tǒng)一進(jìn)行任務(wù)分配的缺陷,優(yōu)化傳統(tǒng)啟發(fā)式動(dòng)態(tài)調(diào)度分配方法。依靠AGV與集中控制系統(tǒng)之間、AGV之間的信息交互,以最短時(shí)間到達(dá)優(yōu)先級較高任務(wù)的起點(diǎn)為分配原則,進(jìn)而提高系統(tǒng)的產(chǎn)出效率。最后通過仿真對比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性。再次,針對AGV自主規(guī)劃路徑問題,提出了基于物聯(lián)制造結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)的多AGV系統(tǒng)路徑規(guī)劃方法,離線階段利用DQN強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)生成值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其參數(shù),實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃階段AGV實(shí)時(shí)感知其他AGV位置,使用該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生成下一預(yù)行駛路徑,實(shí)時(shí)性強(qiáng),仿真實(shí)驗(yàn)表明該方法節(jié)省了任務(wù)執(zhí)行時(shí)間。對AGV可能遇到的路徑?jīng)_突進(jìn)行了分類,為各類沖突提供了解決策略,以避免運(yùn)行時(shí)發(fā)生沖突。最后,將本文所提出的調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)綜合應(yīng)用于某省電表檢定車間的多AGV系統(tǒng)中,開發(fā)了調(diào)度系統(tǒng)軟件。最后通過系統(tǒng)仿真和實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證了所提策略的有效性。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP23;TH164;TH186
【部分圖文】：

圖 1.1 智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)圖一方面，在制造業(yè)中，AGV 必須與人和機(jī)器集成工作以發(fā)揮其柔性優(yōu)勢，AGV 根據(jù)優(yōu)化調(diào)度，這就對 AGV、機(jī)器和操作工人之間的通信交流提出了要求。盡管基于 AG制造業(yè)中應(yīng)用了半個(gè)多世紀(jì)，但現(xiàn)有的調(diào)度技術(shù)主要關(guān)注 AGV 本地路徑規(guī)劃，而不實(shí)時(shí)制造信息來優(yōu)化調(diào)度以及時(shí)交付物料。另一方面，現(xiàn)階段 AGV 部署量日益增大規(guī)模 AGV 集群調(diào)度，傳統(tǒng)的集中式調(diào)度方式計(jì)算負(fù)載重，實(shí)時(shí)性差，急需尋求新的，而物聯(lián)制造技術(shù)在使用 AGVS 作為物料運(yùn)輸載體的生產(chǎn)車間中的應(yīng)用和發(fā)展，為多 調(diào)度技術(shù)的研究開辟了新的方向。物聯(lián)制造技術(shù)在智能車間的應(yīng)用使得參與生產(chǎn)活動(dòng)的各單元具備了獲取、處理、融合產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的能力，使生產(chǎn)過程所處的狀態(tài)實(shí)時(shí)、透明、客觀地反映出來，為多 AG度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)保障和技術(shù)支持。這要求 AGV 是具備感知、通功能的自主決策智能體。2 物聯(lián)制造研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢物聯(lián)制造是基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)環(huán)節(jié)，具

基于物聯(lián)制造的多 AGV 自主調(diào)度技術(shù)研究模，建立與實(shí)體制造系統(tǒng)的靜態(tài)映射關(guān)系和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)映射關(guān)系，并借助于 3D 交互界面，善系統(tǒng)管理。它通過復(fù)制制造和生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)對場景的綜合監(jiān)控，在此基礎(chǔ)上，不僅為生程和物流提供決策支持，還為實(shí)時(shí)可視化提供制造過程跟蹤，提供可視化平臺(tái)以顯示特定、診斷設(shè)備故障和維護(hù)服務(wù)。（2）制造物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)大數(shù)據(jù)。制造物聯(lián)網(wǎng)是通過在制造系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)的信息和通信，如智能傳感器、無線射頻識(shí)別、信息傳輸?shù)燃夹g(shù)，構(gòu)建制造資源物聯(lián)網(wǎng)，以形成一種物聯(lián)、智能感知的生產(chǎn)環(huán)境。制造物聯(lián)網(wǎng)能夠通過這些先進(jìn)的信息和通信技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接達(dá)到對物品和過程的感知、識(shí)別與管理，推動(dòng)制造系統(tǒng)向全球化、信息化、智能化和綠色化方向發(fā)展。

本論文主要研究內(nèi)容包括以下六個(gè)章節(jié)，論文總體框架如圖1.3 所示。圖 1.3 論文結(jié)構(gòu)第一章，緒論。在分析了智能制造對物流系統(tǒng)的柔性需求后，進(jìn)一步介紹了物聯(lián)制造研究現(xiàn)狀，在分析多 AGV 系統(tǒng)關(guān)鍵問題以及總結(jié)關(guān)鍵調(diào)度技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，指明研究方向，并給出本文的主要研究內(nèi)容和整體組織安排。第二章，基于物聯(lián)制造的多 AGV 自主調(diào)度架構(gòu)設(shè)計(jì)。針對多 AGV 系統(tǒng)自主調(diào)度的需求進(jìn)行分析，提出基于物聯(lián)制造的多 AGV 自主調(diào)度系統(tǒng)集中-分布式混合控制結(jié)構(gòu)，根據(jù)該混合控制結(jié)構(gòu)，分別設(shè)計(jì)集中控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)和具備感知與交互能力的搬運(yùn)載體功能結(jié)構(gòu)。第三章，多 AGV 系統(tǒng)自主任務(wù)分配方法研究。建立離散制造車間模型，分析車間任務(wù)執(zhí)行流程，提出一種基于信息交互的兩段式搬運(yùn)任務(wù)分配方法，依靠物流資源和集中控制系統(tǒng)之間的信息交互，以最短時(shí)間到達(dá)優(yōu)先級較高任務(wù)的起點(diǎn)為分配原則，使得各個(gè) AGV 能夠選擇到合適任務(wù)以提高系統(tǒng)產(chǎn)出效率。最后，通過仿真對比實(shí)驗(yàn)說明本章所提方法的有效性。第四章，多 AGV 系統(tǒng)自主路徑規(guī)劃及沖突解決研究。提出基于物聯(lián)制造結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)的多 AGV 系統(tǒng)路徑規(guī)劃方法，可以與其他 AGV 交流共享位置信息的單臺(tái) AGV 使用 DQN 技術(shù)生成實(shí)時(shí)路徑
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