AGV调度系统动态优化研究

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AGV(Automated Guided Vehicle,自动导引运输车)是一种轮式移动机器人,它有着行驶速度快、结构简单、安全性能高等优点。在未来的自动化物流甚至无人工厂中,AGV都显得至关重要,它的合理使用会使得工厂生产更加柔性、灵活、高效。多AGV调度系统与上层系统(ERP,WMS等)对接,经过内部算法,将任务订单发布给AGV。调度系统实时监控AGV的运行状态,使AGV与其他设备进行配合,共同完成任务。随着工业4.0的推进,如何进行高效的AGV调度成为研究热点。本文通过分析总结国内外的AGV调度系统的研究现状,对其有了较为深刻的认识,并在此基础上,基于openTCS开源调度系统软件进行二次开发,可以实现更加高效稳定的调度方案,有效地避免死锁现象的发生。本文的研究内容如下:对整个调度系统的软硬件进行分析、选择。调度系统与AGV进行通信,调度端系统指挥AGV行驶。此外,还有边缘设备(如工位点,充电桩等)与调度系统进行通信,调度系统作为中间控制处理单元,使得AGV与其他设备之间间接发生联系。此外,本文对工厂模型进行建模,调度系统端因处理算法复杂,为保证其实时性,使用基于图论的拓扑地图的表示方式。对现有的路径规划算法、任务分配算法、交通管制算法进行概述以及分析其优缺点。在此基础上,对于路径算法提出了一种改进的自适应遗传算法。该算法引入逆转算子、插入算子以及灾变算子。对于任务分配算法,根据优先级进行订单任务的分配工作。对于交通管制算法,建立死锁判断机制,当发生冲突时,根据优先级进行排序,然后进行排队等待;如果发生死锁,根据死锁判断机制,进行路径重规划。根据修改的路径算法、任务分配算法以及交通管制算法,可以有效地进行调度,并且可以确实地尽量避免冲突,有效地解决死锁问题。基于openTCS开源软件,完成二次开发。其与其他设备、系统进行通信,都是依靠无线局域网。与充电桩、AGV进行通信,实现AGV自动充电功能;开发从文件读入进行发布订单功能,可以大批量进行运输任务;开发ERP对接接口,接受ERP的信息,并进行相对应的调度任务;开发网页版界面,可以在网页实时监控AGV的运行情况、查看历史数据、发布调度任务等。基于MATLAB以及openTCS仿真分析,路径算法方面,可以发现,改进的遗传算法收敛快、求解结果更好。交通管制方面,可以有效地进行路径重规划,避免死锁。整体来看,改进后的算法实现的结果更优,效果更好。
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