基于MATLAB的RGV動態(tài)調度模型簡論

尹鑫焱，楊鵬飛

（青島農業(yè)大學 山東 青島 266109）

1 問題分析

1.1 任務一

針對智能加工系統(tǒng)可能會出現(xiàn)的的三種情況，來研究RGV動態(tài)調度模型和相應的求解算法。根據(jù)智能加工系統(tǒng)的作業(yè)情況，將問題分為三（兩）類：（1）只進行一道工序的物料加工作業(yè)情況；（2）一道工序、兩道工序都存在的情況（現(xiàn)實生活中一般不存在）；（3）只進行兩道工序的情況因為CNC在加工過程中會隨機發(fā)生故障，所以系統(tǒng)發(fā)生故障的情況將分別放在這三種情況中考慮。

1.2 任務二

根據(jù)表1所給數(shù)據(jù)可知智能加工系統(tǒng)系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)一共有九個，因為建立模型時應用了計算機模擬的方法，編寫了C語言的程序，所以我們會利用分解和歸納的方法，將這九個參數(shù)融入到程序的變量中，例如，在C語言的程序中我們只是設計了RGV的移動單位距離的時間t1，但是在數(shù)據(jù)表中有更為精確的RGV移動1個單位所需時間、RGV移動2個單位所需時間、RGV移動3個單位所需時間，所以在具體計算式要進行相應的替換。在任務一，我們將故障情況分離出來單獨分析，但在任務二中要結合所有的情況。

2 模型假設

（1）假設題目中所給信息真實可靠。

（2）假設RGV連續(xù)移動時為勻加速直線運動，先加速運動后減速運動。

（3）假設RGV未出現(xiàn)故障。

（4）假設CNC完成每道工序所需的時間是固定不變的。

3 符號約定

符號 對應的意義表示第 個粒子的位置表示第 個粒子的速度表示每個粒子所經(jīng)過的最佳位置t1 表示RGV的移動單位距離的時間t2 表示上料的時間t t3 表示下料的時間

4 問題解答（模型建立、模型求解、模型檢驗、模型評價、模型推廣）

4.1 任務一

4.1.1 模型建立 關于RGV的動態(tài)調度模型，關鍵是處理RGV的調度過程。一般情況下，RGV的調度過程主要有兩個問題：（1）在有若干個CNC需要RGV的時候，RGV要以怎樣的順序選擇CNC執(zhí)行任務。（2）如果出現(xiàn)故障，RVG的路線應該怎樣更改。在對任務一分析時，我們已經(jīng)將智能加工系統(tǒng)的作業(yè)情況分為了三類：我們分別在這三類中解就調度問題中的兩個問題。

4.1.2 模型模擬

在建立完整的模型之初，我們先利用計算機建模仿真的方法建立一個理想化的模型。在理想模型中，暫時忽略掉會出現(xiàn)故障的情況，直接模擬在正常情況下RGV的調度過程。

根據(jù)程序運行的結果，發(fā)現(xiàn)RGV在選擇CNC以達到高效率時，情況一都是采取了就近原則；情況二與情況三會根據(jù)CNC執(zhí)行兩道工序中的第一道工序的時間p1和CNC執(zhí)行兩道工序中的第二道工序的時間p2的數(shù)值比重不同有不同的規(guī)律。

4.2 任務二

4.2.1 模型檢驗

p1/p2＜1，即CNC加工完成一個兩道工序物料的第一道工序所需時間約小于CNC加工完成一個兩道工序物料的第二道工序所需時間；

CNC加工完成一個兩道工序物料到半熟所需要的時間p1，如果p＜=sum3-t2則沒有間隔，如果p＞sum3-t2則間隔為差值。

CNC加工完成一道工序物料到熟所需要的時間p，如果p＜=re3-t2則沒有間隔，如果p＞re3-t2則間隔為差值。

CNC加工完成一道工序物料到熟所需要的時間p，如果p＜=r3-t2則沒有間隔，如果p＞r3-t2則間隔為差值。

以上是在正常狀態(tài)下智能系統(tǒng)的運動狀況，在實際情況下CNC有約為1%的概率發(fā)生故障，單獨考慮出現(xiàn)故障的情況。

4.2.2 故障分析

首先，采用分類抽樣的方法確定是具體那個CNC發(fā)生故障，所得到的隨機數(shù)據(jù)是：在一個班次（8小時）中，CNC6#、CNC4#和CNC#，CNC1#和 CNC7#，CNC3#、CNC5#和CNC3#三組數(shù)據(jù)進行計算。

（1）CNC執(zhí)行一道工序的物料加工作業(yè)情況(出現(xiàn)故障)

將p當做循環(huán)時間進行計算:

當所循環(huán)的周期大于p,p1,p2，損壞一臺時一道工序大約減少1/8個循環(huán)的時間，損壞一臺時兩道道工序大約減少1/4個循環(huán)的時間，因為一道工序時的循環(huán)時間長，在一個班次內未完成的物料多，所以此時兩道工序完成率高。

4.2.3 系統(tǒng)的的作業(yè)效率

第一組 第二組 第三組一道工序 0.668 0.606 0.660兩道工序 0.527 0.466 0.439

5 模型分析

類粒子循環(huán)往復模型利用粒子群優(yōu)化算法，將RGV看做自然環(huán)境中的自由粒子，利用特有的記憶動態(tài)地跟蹤當前的搜索情況來調整下一步的搜索策略，直到搜索到最后，整個過程便是RGV移動過程，然后利用C語言程序模擬這個過程，計算工作過程的時間，此模型是利用單個任務完成時間最短時，從來整個任務完成最短，但在一定條件下，雖然有步驟并不是最優(yōu)解，但是結果卻是最優(yōu)解。