基于Petri网的柔性制造系统调度问题的研究

论文摘要

柔性制造系统(FMS)是一种高度自动化的制造系统,具有高效率、高质量、高柔性等一系列优点。但FMS设计、实现过程相当复杂,具有投资费用高、技术密集的特点,所以对系统进行建模和仿真是非常必要的。生产调度问题是FMS的关键问题,一直受到理论界和控制界的广泛关注。调度的目的是为了充分利用现有资源,尽量缩短制造周期,提高企业竞争力。Petri网作为形式化描述与分析的工具,已经成为柔性制造系统中建模和分析的主流技术之一。本文主要研究基于Petri网的柔性制造系统的调度问题,针对一些典型的柔性制造系统调度问题,提出了有效实用的启发式算法。主要工作如下：1.分析了国内外FMS生产调度问题的建模方法和调度策略,设计了调度仿真的软件平台,将Petri网模型存储于数据库中,可以方便的测试各种模型与调度算法。2.为了加快搜索速度,在A*算法和回溯算法相结合的混合搜索算法基础上进行了改进,加入移动窗口的概念,本文称改进后的算法为动态启发式搜索算法。算法对Petri网模型进行了目标搜索,同时测试几个不同的启发函数对目标结果的影响。实验结果表明改进后的算法提高了搜索效率。3.对FMS调度问题进行了深入的研究,包括FMS动态调度和FMS调度中自动引导小车路径寻优两个问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 调度问题国内外研究状况及优化方法
• 1.2.1 调度问题描述
• 1.2.2 调度方法和优化的研究状况
• 1.3 Petri网在柔性制造系统中的应用
• 1.4 本文主要工作与组织结构
• 第二章 柔性制造系统概论与Petri网理论
• 2.1 柔性制造系统定义
• 2.2 离散动态系统
• 2.3 Petri网定义及其特性
• 2.3.1 Petri网定义
• 2.3.2 Petri网特性
• 2.3.3 Petri网可达树
• 2.4 高级Petri网
• 2.4.1 着色Petri网
• 2.4.2 赋时Petri网
• 2.4.3 分层Petri网
• 2.4.4 面向对象Petri网
• 2.5 Petri网实例分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 FMS系统的Petri网建模方法
• 3.1 FMS的Petri网表示
• 3.1.1 FMS中Petri网模型定义
• 3.1.2 FMS中基本关系与Petri表示
• 3.2 FMS中常用Petri网模块
• 3.3 Petri网建模方法
• 3.3.1 非周期性系统建模
• 3.3.2 周期性系统建模
• 3.4 Petri网演化算法
• 3.5 本章小结
• 第四章 改进的BF-BT算法
• 4.1 BF-BT算法
• 4.2 改进的BF-BT算法
• 4.2.1 搜索窗概念
• 4.2.2 改进后的启发式搜索算法
• 4.3 启发函数的选择
• 4.4 评价标准的选择
• 4.5 调度实例
• 4.6 本章小结
• 第五章 仿真软件设计及FMS调度相关问题研究
• 5.1 仿真软件设计及实验结果
• 5.2 FMS调度相关问题研究
• 5.2.1 FMS动态调度研究
• 5.2.2 FMS调度中AGV路径寻优问题研究
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献