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AGV系统运行路径优化技术研究

作　者: 贺丽娜
导　师: 楼佩煌
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 自动导引车路径规划 Dijkstra算法时间窗优先级协调策略
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着生产物流自动化程度的提高,自动导引车系统(AGVs)的应用也越来越广泛,并且在一个系统中AGV的数量也在不断增加,AGV系统路径规划与优化是AGV系统应用中需重点研究的问题。AGV系统路径规划主要包括单台AGV最优路径规划和多AGV协调、避碰问题。本文在国内外学者研究的基础上,对AGV系统路径规划及其协调避碰策略进行研究。本文首先对单台AGV路径规划优化技术的研究,通过确立环境模型建立环境电子地图,采用基于最短路径原则的Dijkstra算法,实现了单个AGV路径规划的优化。然后,针对柔性生产系统中的多台AGV的无碰撞路径规划问题,结合预先规划算法和实时规划算法两种方法的优点,提出了基于先验决策的AGV无碰撞路径规划方法。将Dijkstra算法和时间窗原理相结合,顺序规划各个AGV的路径。在已规划AGV路径的基础上,运用基于Dijkstra的算法继续规划下一AGV,实现AGV的无碰撞路径规划。在实际动态环境中,给出在线检测策略,通过基于时间窗的无碰撞路径规划形成的AGV和节点的属性数组对动态环境下的运行状况监控。同时采用和优先级相结合的交通规则法,保证无碰撞运行。给出在多AGV运行情况下的几种冲突的类型,并针对冲突采用基于速度调节和几何路径调节相结合的解决策略。最后采用VC++开发了AGV系统地面控制仿真系统平台,对AGV路径规划优化和协调策略进行了仿真验证,证明规划算法和协调策略的有效性,为实际应用打下了技术基础。最后对本文的研究成果进行了简要的总结,并对AGV系统运行路径规划优化技术的进一步研究提出了展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-18
  1.1 引言  12
  1.2 AGV 国内外发展概况  12-13
  1.3 AGV 的分类及其关键技术  13-16
    1.3.1 AGV 的分类  13-14
    1.3.2 AGV 系统路径规划与优化技术  14-15
    1.3.3 AGV 系统路径规划优化技术国内外研究现状  15
    1.3.4 AGV 系统多车协调运行策略  15-16
  1.4 课题来源与主要研究内容  16-18
第二章单台AGV 路径规划优化  18-31
  2.1 引言  18
  2.2 环境电子地图模型  18-20
  2.3 电子地图的制作  20-24
    2.3.1 电子地图路径设计  20-22
    2.3.2 电子地图文件结构  22-23
    2.3.3 电子地图数据库选择  23
    2.3.4 数据库的连接方式  23-24
  2.4 单台AGV 规划优化目标  24
  2.5 单台AGV 路径规划方法  24-28
    2.5.1 Dijkstra 法  24-26
    2.5.2 状态空间法  26
    2.5.3 神经网络法  26-27
    2.5.4 遗传算法  27-28
  2.6 单台AGV 路径规划优化  28-30
  2.7 本章小结  30-31
第三章 AGV 系统路径规划优化  31-43
  3.1 引言  31
  3.2 AGV 系统路径规划算法  31-33
    3.2.1 AGV 系统路径规划环境  31-32
    3.2.2 AGV 系统路径规划算法  32-33
  3.3 时间窗模型  33-37
    3.3.1 时间计算  34-36
    3.3.2 时间窗计算  36-37
  3.4 时间窗冲突类型  37-38
  3.5 算法前置处理  38-39
  3.6 多AGV 系统无碰撞路径规划算法过程  39-42
  3.7 本章小结  42-43
第四章 AGV 系统路径优化协调策略  43-53
  4.1 引言  43
  4.2 两阶段路径规划策略  43-44
  4.3 在线检测路径协调策略  44-49
    4.3.1 前置处理  44-45
    4.3.2 在线检测策略  45-46
    4.3.3 改变 AGV 优先级的动态规划策略  46-49
  4.4 基于优先级的交通规则法  49-50
    4.4.1 交通规则法  49
    4.4.2 优先权的制定  49-50
  4.5 冲突类型  50-51
  4.6 冲突解决策略  51-52
    4.6.1 基于速度调节的冲突解决策略  51
    4.6.2 基于几何路径调节的冲突解决策略  51-52
  4.7 本章小结  52-53
第五章 AGV 系统路径优化仿真系统研发  53-70
  5.1 引言  53
  5.2 AGV 系统地面控制系统  53-54
  5.3 地面控制仿真系统总体结构  54-57
    5.3.1 环境模块类  56
    5.3.2 通信模块  56
    5.3.3 AGV 模块  56-57
  5.4 仿真系统开发  57-63
    5.4.1 多AGV 系统协调系统  57-58
    5.4.2 显示模块  58-61
    5.4.3 通信模块  61-63
  5.5 AGV 系统地面控制仿真系统运行  63-69
    5.5.1 AGV 系统地面控制仿真系统  63-65
    5.5.2 eM-plant 仿真软件仿真运行  65-67
    5.5.3 AGV 系统地面仿真平台实验运行  67-69
  5.6 本章小结  69-70
第六章总结与展望  70-72
  6.1 研究总结  70
  6.2 进一步展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
在学期间的研究成果及发表的学术论文  77

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