【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业运输领域，尤其涉及一种基于改进蚁群算法的多天车调度方法。
技术介绍
1、天车，又称桥式起重机，是被安装在高架轨道上运行的一种桥架型起重机。天车因具备构造简单、操作方便、起重量大、不占地面作业面积等优点而成为物料吊运的主要工具之一，广泛应用于如集装箱码头、钢铁厂的钢卷库、钢坯库等重型货物吊运任务的各种场合，尤其是在大型库存区域，往往会在同一轨道配备多台天车协同作业，以提高调运效率。随着智能制造产业的发展，天车也逐渐向着无人化、智能化的方向升级，无人天车也得到了越来越广泛研究与应用。
2、无人天车的调度策略直接影响到天车系统的工作效率和节能指标，而现有的天车调度策略研究中对单台天车的调度方法研究较多，对多天车协同作业时的调度研究较少，而且其或以所有任务完成时间总和最小为目标，或以天车走行路径长度最短为目标，鲜有将时间因素和空间因素综合考虑来寻求调度最优解的调度方法。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于改进蚁群算法的多天车调度方法。
2、具体方案如下：
3、一种基于改进蚁群算法的多天车调度方法，包括以下步骤：
4、s1：初始化设定两台天车的起始位置、任务集合、各任务的优先级和执行顺序，以及蚁群算法的各参数；
5、s2：将所有蚂蚁平均分为两份，分别放置于两台天车的起始位置；
6、s3：从两台天车的起始位置处分别选择一只蚂蚁组成一对进行路径搜索，并记录任务集合中的任务均完成时，
7、s4：判断是否存在蚂蚁未被选择，如果是，返回s3；否则，进入s5；
8、s5：基于每对蚂蚁所走的路径，计算对应的评价函数值，并基于评价函数值从所有路径中选择优选路径，并更新优选路径对应的信息素浓度；
9、s6：判断迭代次数是否达到迭代次数阈值，如果是，进入s7；否则，返回s2；
10、s7：基于各路径对应的评价函数值，将评价函数值最高的路径作为最优路径。
11、进一步的，步骤s3中将选择的一对蚂蚁分别命名为蚂蚁a和蚂蚁b，对应的具体实现过程包括：
12、s301：对于蚂蚁a，将其当下不能执行的任务放入任务限制表1后，计算任务限制表1之外的所有还未执行的任务中各任务的执行概率，选择执行概率最大的任务作为下一步执行的任务并将其加入禁忌表；
13、对于蚂蚁b，将其当下不能执行的任务放入任务限制表2后，计算任务限制表2之外的所有还未执行的任务中各任务的执行概率，选择执行概率最大的任务作为下一步执行的任务并将其加入禁忌表；
14、s302：实时计算两只蚂蚁之间的距离，当距离小于设定的安全距离时，根据避碰策略执行避碰操作；
15、s303：当蚂蚁a执行完任务后，更新任务限制表1；当蚂蚁b执行完任务后，更新任务限制表2；
16、s304：判断是否还有任务未被执行，如果是，返回s301；否则，进入s305；
17、s305：记录两只蚂蚁所走的路径，清空禁忌表。
18、进一步的，任务的执行概率的计算公式为：
19、
20、
21、其中，pij表示天车在执行完当前任务mi后选择下一任务mj的概率；τij表示任务mi与任务mj之间的信息素浓度；τis表示任务mi与任务ms之间的信息素浓度；ηij表示天车在执行完其第i个任务mi后，搜索其第i+1个任务mj时的启发信息量；ηis表示天车在执行完其第i个任务mi后，搜索其第i+1个任务ms时的启发信息量；hj表示任务mj的优先级系数；hs表示任务ms的优先级系数；α和β均为权重系数；s表示剩余任务；p表示剩余任务的集合；r表示天车在执行完其第i个任务mi后，两台天车一共还剩r个任务未被执行；t(i+1)表示天车执行第i+1个任务所需时间。
22、进一步的，避碰策略包括：
23、(1)两台天车在同一时刻从各自的初始位置开始选择并执行任务；
24、(2)两台天车皆为匀速行驶，且速度相等；
25、(3)两台天车间的安全距离不得小于4m；
26、(4)每台天车在选择任务时不能选择起始位置在相邻天车当前所在位置另一侧的任务；
27、(5)当两台天车之间的距离小于安全距离时，如果其中一台天车正在起吊或卸载货物，则另一台天车停车等待；
28、(6)当两台天车之间的距离小于安全距离时，如果两台天车均在行驶过程中，则完成当前任务所需时间更长的天车进行避让；
29、(7)当某台天车避让至另一台天车执行当前任务结束后，另一台天车立即进行避让，以让此台天车执行任务；
30、(8)所有任务执行完毕后，两台天车皆返回到各自的初始位置等待下一组任务。
31、进一步的，步骤s5中基于每对蚂蚁所走的路径，计算对应的评价函数值f的方法为：
32、
33、
34、
35、其中，ω1和ω2均表示加权系数，且ω1+ω2＝1；d表示两台天车完成所有任务的过程中一共行驶的距离；i表示完成任务的序号；m表示天车a完成的任务；n表示天车b完成的任务；dia和dib分别表示天车a和天车b在完成第i个任务过程中行驶的距离；tiaw和tibw分别表示天车a和天车b在执行第i个任务时的剩余任务等待时间之和。
36、进一步的，天车a在执行第i个任务时的剩余任务等待时间之和的计算公式为：
37、tiaw＝tia×(m-i)
38、
39、其中，tia表示天车a执行第i个任务所需时间；v表示天车平均移动速度；t表示天车每次起吊货物或卸载货物的时间；m-i表示天车a在执行第i个任务时共有m-i个任务处于等待状态。
40、进一步的，步骤s5中从所有路径中选择优选路径时，按照评价函数值从高到低的顺序对所有路径进行排序，选择前四分之一路径作为优选路径。
41、进一步的，步骤s5中更新优选路径对应的信息素浓度时，将优选路径对应的信息素浓度更新为原来的2倍。
42、本专利技术采用如上技术方案，提供一种多天车协同工作时的最优调度策略求解方法，在满足天车之间的时间和空间约束条件下，以天车运行总距离最短、各任务等待总时间最小为目标，应用改进蚁群算法求解多天车多任务优化调度问题。
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1.一种基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于：步骤S3中将选择的一对蚂蚁分别命名为蚂蚁A和蚂蚁B，对应的具体实现过程包括：
3.根据权利要求2所述的基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于：任务的执行概率的计算公式为：
4.根据权利要求2所述的基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于：避碰策略包括：
5.根据权利要求1所述的基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于：步骤S5中基于每对蚂蚁所走的路径，计算对应的评价函数值f的方法为：
6.根据权利要求5所述的基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于：天车A在执行第i个任务时的剩余任务等待时间之和的计算公式为：
7.根据权利要求1所述的基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于：步骤S5中从所有路径中选择优选路径时，按照评价函数值从高到低的顺序对所有路径进行排序，选择前四分之一路径作为优选路径。
8.根据权利要求1所述的基于改进蚁群算法的多天
...【技术特征摘要】
1.一种基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于：步骤s3中将选择的一对蚂蚁分别命名为蚂蚁a和蚂蚁b，对应的具体实现过程包括：
3.根据权利要求2所述的基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于：任务的执行概率的计算公式为：
4.根据权利要求2所述的基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于：避碰策略包括：
5.根据权利要求1所述的基于改进蚁群算法的多天车调度方法，其特征在于：步骤s5中基于每对蚂蚁所走的路...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明龙，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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