基于MATLAB的RGV動態調度模型簡論

尹鑫焱，楊鵬飛

（青島農業大學 山東 青島 266109）

1 問題分析

1.1 任務一

針對智能加工系統可能會出現的的三種情況，來研究RGV動態調度模型和相應的求解算法。根據智能加工系統的作業情況，將問題分為三（兩）類：（1）只進行一道工序的物料加工作業情況；（2）一道工序、兩道工序都存在的情況（現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生故障，所以系統發生故障的情況將分別放在這三種情況中考慮。

1.2 任務二

根據表1所給數據可知智能加工系統系統作業參數一共有九個，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，但是在數據表中有更為精確的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執行任務。（2）如果出現故障，RVG的路線應該怎樣更改。在對任務一分析時，我們已經將智能加工系統的作業情況分為了三類：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，暫時忽略掉會出現故障的情況，直接模擬在正常情況下RGV的調度過程。

根據程序運行的結果，發現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CNC執行兩道工序中的第一道工序的時間p1和CNC執行兩道工序中的第二道工序的時間p2的數值比重不同有不同的規律。

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。

以上是在正常狀態下智能系統的運動狀況，在實際情況下CNC有約為1%的概率發生故障，單獨考慮出現故障的情況。

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發生故障，所得到的隨機數據是：在一個班次（8小時）中，CNC6#、CNC4#和CNC#，CNC1#和 CNC7#，CNC3#、CNC5#和CNC3#三組數據進行計算。

（1）CNC執行一道工序的物料加工作業情況(出現故障)

將p當做循環時間進行計算:

當所循環的周期大于p,p1,p2，損壞一臺時一道工序大約減少1/8個循環的時間，損壞一臺時兩道道工序大約減少1/4個循環的時間，因為一道工序時的循環時間長，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 系統的的作業效率

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

類粒子循環往復模型利用粒子群優化算法，將RGV看做自然環境中的自由粒子，利用特有的記憶動態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解，但是結果卻是最優解。