具有随机路径AGV的制造系统排队网建模与分析

为了有效地分析具有随机物流路径的生产系统性能,在考虑自动导航小车与制造单元之间关联耦合效应的前提下,建立了具有有限缓存开排队网的性能分析模型,并应用状态空间分解法求解系统性能指标值。由于自动导航小车的运货规则为负荷均衡原则,首先基于随机过程理论证明了假设模型具有马尔科夫性,其次建立各节点对应的状态空间模型与状态转移平衡方程,并给出了系统性能指标值的计算方法。通过算例求解并与仿真模型的统计结果进行比较分析,验证了状态空间分解法求解模型的精确性和有效性。     

基于数字孪生的多自动导引小车系统集中式调度

针对具有多辆自动导引小车的多机器人存取系统在分布式调度时系统性能不明确、优化程度低的难题,提出一种基于数字孪生的集中式调度方法.建立了以物理系统、虚拟系统、孪生数据中心和系统支撑服务为核心的数字孪生模型,提出物理系统接收指令和采集数据机制、虚拟系统方案生成与仿真机制、孪生数据中心数据处理和对比机制,并基于系统支撑服务确...     

具有随机机器故障的制造过程建模与性能分析

为研究机器故障和维修活动对制造过程性能的影响,提出一种基于广义随机Petri网的制造过程建模与性能分析方法.分析了随机机器故障特征;定义了两种故障发现模式和两种中断作业处理策略;给出具有随机机器故障的制造过程的不同模型方法;通过对模型结构特征的分析,证明了其有效性.针对不同策略和参数设置进行了性能仿真.分别以平均产量和平均过程流时间等性能指标,分析了单个工作站的性能;采用平均产量,分析了具有两个工作站的流水线的性能.仿真结果表明,故障率、平均维修时间、缓存数量配置、维修工人数量、故障发现模式和中断作业处理策略是影响具有随机机器故障的制造过程性能的主要因素.     

机器人携带自动导引小车车体设计与分析

将机器人与自动导引小车进行技术整合,提出机器人携带自动导引小车的概念。对驱动力进行分析计算,开发了适用于机器人携带自动导引小车的驱动舵机。应用SolidWorks软件Simulation模块对所设计的机器人携带自动导引小车车体进行仿真分析,确认设计合理。根据各类实际应用需求,设计各类车载标准化模组,并搭载相应的控制系统。开发出机器人携带自动导引小车样机,成功应用于工厂的自动化升级改造项目,确认机器人携带自动导引小车的实用性,能够提升企业生产制造自动化水平,提高生产效率和竞争力。     

两阶齐套性约束的制造系统排队网建模与缓冲区优化

针对定制型装备制造企业,研究了具有研配工序的制造系统排队网建模和缓冲区容量配置优化问题.建立了两阶齐套性约束的有限缓冲区开排队网模型,基于3种不同假设模型:M/M/1/K、GI/M/1/K和GI/G/1/K,提出拓展的广义扩展法,处理双重同步约束和固定配对约束,以快速求解系统性能指标值.其次,通过算例实验与仿真结果进行对比,验证假设模型的有效性和求解方法的精确性,并分析缓冲区容量对系统性能的影响.最后,由于缓冲区容量配置优化问题是一个非线性整数规划问题,因此提出一种将拓展的广义扩展法嵌入Polyblock算法的优化方法,并通过案例结果验证了方法的有效性.     

具有非同等并行AGV柔性流水车间的排队网建模与分析

为有效分析具有非同等并行自动导引小车的柔性流水车间系统的性能,考虑制造系统的不确定性以及自动导引小车运输批量的随机性,应用随机过程理论建立了具有有限缓存的开排队网模型描述系统行为;提出了改进的状态空间分解法,并建立了节点状态空间模型,分析多类非同等并行自动导引小车与前后制造单元的耦合效应,并根据Markov过程理论分析节点状态转移规律;构造了迭代算法,并给出系统各项性能指标的计算方法。最后,设计了实验案例,与已有文献及仿真实验的结果进行对比,验证了改进状态空间分解法的精确性,并对系统性能指标进行了敏感性分析。     

自动小车存取系统中轨道导引小车环路死锁控制的研究

为防止自动小车存取系统中轨道导引小车环路死锁现象,提出了一种基于Petri网和有向图的死锁控制方法.该方法首先应用有色赋时Petri网建立了自动小车存取系统的动态模型,并结合有向图工具,阐述了导致环路死锁的原因.在此基础上,针对单一轨道双向运行的轨道导引系统,探讨了其环路死锁的主要表现形式,给出了轨道导引小车无死锁运行的充要条件,并提出了包含临界状态在内的死锁避免控制策略.最后,结合实例说明了环路死锁控制的有效性.     

基于扩展随机Petri网的可重组制造系统建模与分析方法

可重组制造系统(Reconfigurable manufacturing system,RMS)可根据市场变化进行组态调整和组元升级,系统的建模与分析方法必须能适应上述特点。提出基于扩展随机Petri网(Extended stochastic Petri nets,ESPN)的模块化建模方法,将RMS不同的加工资源对应于相应的ESPN基本模块,并通过过渡变迁合成ESPN模型,该模型能适应任意分布的制造系统,可更加精确地反映生产过程。在此基础上采用基于行为表达式的分析方法,得到系统性能指标,该分析方法可不必画出可达图而直接得到系统性能关系函数,使分析过程更加直观、简洁。可重组电动机生产线的实例证明了该建模与分析方法的有效性。     

多层嵌套缓冲装置建模与分析

基于弹簧缓冲器原理采用多层弹性嵌套结构设计了一种多层嵌套缓冲装置.首先,设计各模块的机械结构,采用Solidworks软件建立多层嵌套缓冲装置的三维模型;并根据机械动力学理论建立该装置的数学模型,建立各个弹射单元的动力学方程;再根据机械结构参数合理地设置仿真参数,采用Adams软件对该装置的三维模型进行仿真分析,直观地...     

基于改进遗传算法的自动导引小车动态路径规划及其实现

针对传统遗传算法求解自动导引小车动态路径规划易早熟的缺点,提出一种改进遗传算法的自动导引小车动态路径规划算法,针对传统变异算子缺少启发式规则导致变异产生优质解的概率较低和算法早熟的缺陷,基于相连的路径片段组成的三角形建立使路径缩短的启发式变异规则,并提出路径微调算法;为了提高路径的光滑程度便于自动导引小车行驶,提出路径光滑处理算法;为了增加改进遗传算法的局部寻优能力,对每一代的最优解进行模拟退火操作;并且基于MATLAB GUI开发工具开发出自动导引小车动态路径规划仿真平台,以证明所改进遗传算法求解自动导引小车动态路径规划问题的有效性。     

基于改进遗传算法的自动导引小车路径规划及其实现平台

针对自动导引小车全局路径规划算法收敛慢和容易陷入局部最小值的问题,结合灰狼优化算法改进传统的精英保留策略,避免了传统精英保留策略使种群多样性变差的缺点,增强了全局搜索能力;为了防止染色体上的基因聚集到小的邻域内,提出了基于染色体信息熵的自适应变异和交叉概率的改进遗传算法,其中对于与障碍物相交的染色体片段采用邻域变异算子,使染色体片段快速避开障碍物。采用MATLAB GUI工具开发出基于改进遗传算法的移动机器人路径规划平台。实验结果表明,本文所提出的改进算法和开发平台能高效并可靠地求解复杂静态环境中的移动机器人路径规划问题。     

基于改进量子微粒群的轨道导引小车系统建模与优化

为提高自动小车存取系统中轨道导引小车系统的出入库作业效率,提出了一种基于改进量子微粒群的优化方法。分析了轨道导引小车系统出入库作业任务队列特征,建立了数学模型。在此基础上利用量子微粒群算法进行优化调度,并在该算法中引入高斯变异算子,克服了其容易陷入局部最优的缺点。通过仿真实验表明了方法的可行性和有效性。     

运输资源共享的多层单元流水式车间排队网建模与分析

针对多层单元流水式车间,着重考虑其运输资源共享的特点,研究该车间的排队网建模方法。首先,定义不同任务的可能场景及其发生概率,采用两矩近似法描述任务节点的服务时间;其次,提出一种混合排队网模型处理车间中的同步性约束问题,并根据这些约束建立模型中各节点的关系,考虑一般分布和有限缓存区,通过迭代近似求解系统的性能指标;最后,设计了一系列的算例实验并与仿真结果对比,验证了假设模型的有效性和求解方法的精确性,并分析运输设备和缓存区对系统性能的影响,为该类生产车间的资源配置和布局规划等问题提供重要的理论支撑。     

柔性作业车间多自动导引小车和机器的集成调度

针对含有AGV的柔性作业车间调度问题,提出基于时间窗和Dijkstra算法的混合遗传算法。建立了AGV/机器的双资源调度数学模型;采用3种解决策略处理多AGV路径规划冲突和碰撞;为了将机器和AGV调度集成考虑,设计了三链式编码结构及AGV编码链的交叉、变异算子,同时在遗传算法的解码操作中将Dijkstra算法与时间窗原理相结合,以精确地为任务小车规划出一条无碰撞无冲突的最短路径;算例对比验证了该算法的可行性、有效性和优越性。     

基于冲突预测的多自动导引小车避碰决策优化

为有效解决路径冲突和避碰问题,提高多自动导引小车(AGV)系统的作业效率,提出基于冲突预测的多AGV避碰决策优化方法。结合图论提出一种基于顶点属性和实时位姿信息的冲突预测方法,在考虑路网全局状态的基础上建立避碰决策的数学评价模型,提出一种适用于多AGV系统避碰决策优化的改进粒子群优化算法,通过优化粒子运动的速度和方向避免优化算法过早收敛。采用融合遗传算法的变异思想为粒子引入变异操作,改善优化算法的全局搜索能力。最后通过实验测试表明,该优化方法可以有效解决多AGV系统路径冲突问题,还能缩短避碰过程中AGV的等待总时长,提高多AGV系统运行的安全性与效率。     

基于交、直流驱动系统的单舵轮自动导引小车动力学分析

根据单舵轮自动导引小车(AGV)具体形状和几何参数,应用Solid Works软件建立了整车模型,导入ADAMS动力学仿真软件建立虚拟样机,并根据电机参数构建交、直流两种驱动系统条件下的step驱动方程,对比AGV在两种驱动方式下的速度及加速度时间曲线,研究两种驱动方式对单舵轮AGV运动性能的影响。研究表明,在交流驱动系统条件下,单舵轮AGV能够获得更好的运动性能。     

基于Petri网的智能制造系统建模

阐述了Petri网在智能制造系统建模中的突出优点,对其进行了扩展,并与面向对象技术相结合形成了面向对象Petri网（OOPN）,提出了利用OOPN建立智能制造系统结构模型,行为模型,控制决策模型和消息模型的方法,通过利用OOPN建立智能制造中加工结点模型的实例,充分说明了面向对象Petri网的有效性和强大的建模能力,为智能制造系统的设计,性能分析,运行状态监视提供了一条有效途径和强有力的工具,必将在制造领域得到广泛应用和进一步的发展。     

基于广义随机Petri网的可重组制造单元建模与分析方法

为揭示可重组制造单元的重组过程并计算重组方式对系统性能的影响,根据可重组制造单元的特征,提出了基于广义随机Petri网的模块化建模及分析方法。该方法将制造单元的不同资源及重组生产过程对应于相应的广义随机Petri网基本模块,并通过过渡变迁合成广义随机Petri网模型。在此基础上,采用马尔可夫理论及相关数学方法,分析可重组制造系统的性能指标,并通过实际应用,验证了该建模与分析方法的有效性。     

基于时间的制造企业供应链系统Petri网建模分析

针对制造企业供应链的运营情况,结合Petri理论中的广义随机Petri网(GSPN)以及马尔科夫链相关理论对该供应链系统建模分析,为制造企业供应链性能评价提供理论依据。结果表明:通过将GSPN以及其同构的马尔科夫链模型能清晰、快速、直观地获得供应链系统执行订单所需的时间以及供应链系统各主要结构所占系统运行时间的比例大小。该方法能快速地对供应链时间性能以及运作效率分析,为供应链系统进行改进提供思路。