AGV系统路径规划及调度的研究与实现

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随着工业4.0和智能制造2025等概念的提出和实施,自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)在自动化工厂、智能化物流系统等领域得到了广泛的应用。AGV的大量应用提高了相关企业的劳动生产率、降低了人工成本并且改善了工人的工作环境,对企业的持续发展和保持较高的市场竞争力具有重要意义。中央控制系统是整个AGV系统的技术核心,不同的控制系统对AGV的调度策略也不相同,它的优劣直接决定了整个AGV系统运行效率的高低。基于以上分析,本文对多AGV系统的路径规划和调度策略进行了研究,为AGV中央控制系统的设计与实现提供了理论支撑。本文主要研究内容包括:首先,根据AGV系统的组成和工作原理,设计了AGV系统的整体架构,同时对该系统架构的各个子系统进行详细阐述,并对本文设计的多AGV系统的工作流程做了简要说明。然后,基于栅格法和拓扑建模法建立了AGV的运行地图模型,提出了一种改进遗传算法。该算法引入了分层法对种群的精英保留策略进行了改进,并在传统遗传算法的基础上,对交叉概率和变异概率进行动态调整,同时加入了转弯因素。在MATLAB平台进行了实验仿真测试和实例仿真测试,测试表明该算法能够高效的搜索到距离最短、转弯次数最少的路径,验证了算法的有效性;在单AGV的研究基础上,建立了路径-时间模型。依据此模型,提出了基于改进遗传算法的多AGV调度策略,并对运行过程中潜在的冲突情况,采用自适应调速的方式进行优化处理。经验证,该调度算法能够有效的搜索到时间最短路径。最后,本文采用VB和组态王分别进行后台程序和前台程序开发的方式,进行了AGV中央控制系统的开发。对软件系统进行了多AGV路劲规划、监控、通信等功能模块的测试,测试结果满足了项目设计时的要求,验证了调度算法的有效性。
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