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基于粒子群和禁忌搜索算法求解作业车间调度优化问题

作　者: 李艳鹏
导　师: 梁旭
学　校: 大连交通大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 粒子群算法 禁忌搜索算法 作业车间调度 混合调度
分类号: TP18
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 29次
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内容摘要


伴随着科学技术的进步与发展,科技改变世界的观念已经深入人心。怎样让企业尽快的享受到科技带来的便利,促使企业的生产管理方式由粗放型到节约型的转变,以此增强企业间的竞争力,降低企业的生产成本,这些是各个企业所面临的严重问题。企业在现实的生产中,如何安排高效快捷的方案策略满足企业生产的需要,这是企业赖以生存的关键所在,这就要求企业必须改善其本身的调度方案才能够在日益激烈的竞争中独占鳌头。车间调度问题的实质就是要怎样分配现有的资源来满足企业正常的生产,也就是说怎样的处理好工件,设备加工的顺序以及时间之间的关系,使其最大化的利用设备,提高生产效率。对车间调度问题的研究具有极其重要的科研和生产价值。本文将粒子群和禁忌搜索这两种算法进行融合,设计出了一种崭新的算法—基于禁忌搜索的粒子群算法,然后利用此混合算法对实际的车间调度问题进行研究。由于禁忌搜索在起始阶段比较的依靠初始解,在算法的初期就会因为信息量的不足,使算法的收敛速度以及求解精度大大的降低,与粒子群算法相比较,粒子群算法操作简单且易于实现,全局寻优能力较强,但是到后期收敛速度慢等特点,因此将粒子群算法的全局最优解作为禁忌搜索算法的初始解,这样就减少了禁忌搜索对初始解的高度依赖性,由于禁忌搜索算法具有较强的局部搜索能力,这样就很好的解决了粒子群算法在后期很难收敛的问题,从而加快了算法的求解速度和精度,提高了算法的优化性能。本论文重点对粒子群和禁忌搜索这两种算法进行融合,最后提出并建立了一套完整的混合算法—禁忌搜索的粒子群算法。本文最后实现了一个利用禁忌搜索的粒子群算法求解作业车间调度问题的模拟系统,使用了调度问题中的经典实例进行测试分析,通过与经典算例的实际比较分析,评估了该混合算法的效率,最后把该混合型算法应用到车间调度的模拟系统中,结果显示禁忌搜索的粒子群算法有很好的收敛精度,是可行的,而且求解的效率更高,与传统的调度算法相比较,体现了明显的优越性,仿真结果证明了该算法的有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
绪论  10-12
第一章 车间调度问题研究  12-19
  1.1 引言  12
  1.2 调度问题研究的模型  12-14
  1.3 车间调度问题的描述方法  14-15
  1.4 车间调度问题的基本分类  15-16
  1.5 车间调度问题的特点  16
  1.6 车间调度问题研究的国内外现状  16-18
  本章小结  18-19
第二章 禁忌搜索算法与粒子群算法的研究及应用  19-26
  2.1 引言  19
  2.2 禁忌搜索算法  19-22
    2.2.1 禁忌搜索算法概述  19-20
    2.2.2 禁忌表  20
    2.2.3 禁忌搜索算法的操作流程  20-21
    2.2.4 禁忌搜索算法在车间调度中的应用  21-22
  2.3 粒子群算法  22-25
    2.3.1 粒子群算法机理  22
    2.3.2 粒子群算法数学描述  22-24
    2.3.3 粒子群算法在车间调度问题上的应用  24-25
  本章小结  25-26
第三章 禁忌搜索的粒子群算法求解作业车间调度问题  26-40
  3.1 引言  26
  3.2 禁忌搜索算法和粒子群算法的性能分析  26-28
    3.2.1 禁忌搜索算法的优缺点  26-27
    3.2.2 TS算法与局部邻域搜索  27
    3.2.3 影响TS的因素  27
    3.2.4 粒子群算法的优缺点  27-28
  3.3 禁忌搜索粒子群算法的融合思想  28
  3.4 禁忌搜索的粒子群算法流程设计  28-29
  3.5 禁忌搜索的粒子群算法求解作业车间调度问题  29-39
    3.5.1 禁忌搜索的粒子群算法的编码规范  29-31
    3.5.2 算法中粒子的初始化  31
    3.5.3 TS-PSO算法中粒子的更新  31
    3.5.4 算法中粒子的搜索  31-34
    3.5.5 车间调度问题的基本流程  34
    3.5.6 TS-PSO算法的实验结果与分析  34-39
  本章小结  39-40
第四章 混合禁忌搜索的粒子群算法模拟车间调度系统实现  40-55
  4.1 引言  40
  4.2 模拟调度系统详细说明  40-49
    4.2.1 需求分析  40-41
    4.2.2 功能模块的设计  41-42
    4.2.3 系统后台的设计与分析  42-44
    4.2.4 机械制造行业车间调度系统的流程  44-45
    4.2.5 调度系统数据库的设计  45-49
  4.3 机械制造行业车间调度系统平台  49-53
    4.3.1 系统模块分析及测试环境  49
    4.3.2 系统调度模拟  49-53
  本章小结  53-55
结论  55-57
参考文献  57-60
攻读硕士学位期间发表的学术论文  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化基础理论 > 人工智能理论
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