機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站監(jiān)控系統(tǒng)多任務(wù)調(diào)度策略的研究與仿真.pdf

1、隨著物流業(yè)的快速發(fā)展與信息化建設(shè)的加快,作為航空物流重要環(huán)節(jié)之一的機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站也加快了其信息化建設(shè)的步伐,在不斷引進(jìn)先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備的同時(shí),還不斷加強(qiáng)了對(duì)這些設(shè)備的全自動(dòng)化控制與管理,即建立了機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站監(jiān)控系統(tǒng)。機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站監(jiān)控系統(tǒng)集監(jiān)視、控制、調(diào)度、管理等功能于一體,具有監(jiān)控實(shí)時(shí)性高、多任務(wù)集中調(diào)度、資源統(tǒng)一分配等特點(diǎn)。它作為機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站一種新型的控制管理方式,在機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站的高效運(yùn)行中發(fā)揮著日益重要的作用。新形態(tài)下機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站的總體要求是過(guò)站速

2、度加快,而對(duì)機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站監(jiān)控系統(tǒng)中的多作業(yè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)度是節(jié)約系統(tǒng)作業(yè)時(shí)間的重要途徑之一,具有重要的研究意義。
　　 由于貨運(yùn)高峰期時(shí),機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)列表中經(jīng)常存在著多條任務(wù),一方面當(dāng)這些任務(wù)的執(zhí)行順序不同時(shí),系統(tǒng)執(zhí)行這些任務(wù)所花費(fèi)的時(shí)間不同,另一方面為這些任務(wù)所分配的資源不同時(shí),系統(tǒng)執(zhí)行這些任務(wù)所花費(fèi)的時(shí)間、貨架的穩(wěn)定性也各不相同。因此本文結(jié)合某機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)工作以及實(shí)際應(yīng)用,提出了“機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站監(jiān)控系統(tǒng)多任

3、務(wù)調(diào)度策略的研究與仿真”這一課題,分別針對(duì)機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站監(jiān)控系統(tǒng)多任務(wù)調(diào)度的兩個(gè)典型問(wèn)題即散貨區(qū)多臨時(shí)下架作業(yè)任務(wù)和集裝區(qū)多ULD入庫(kù)作業(yè)任務(wù)的調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行了深入的分析,建立了它們各自的數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行了求解,最后通過(guò)MATLAB編程對(duì)其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　 本文所做工作主要有:
　　 (1)首先對(duì)機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站進(jìn)行了整體描述,并對(duì)其常用的設(shè)備及這些設(shè)備的工作模式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,然后針對(duì)聯(lián)機(jī)在線模式下各種作

4、業(yè)任務(wù)的作業(yè)原理及作業(yè)流程進(jìn)行了深入的分析,重點(diǎn)分析了機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)站監(jiān)控系統(tǒng)多任務(wù)調(diào)度的特點(diǎn)。依據(jù)多任務(wù)調(diào)度問(wèn)題屬于組合優(yōu)化問(wèn)題這一本質(zhì)特征,確定了本文所采用的算法——遺傳算法。
　　 (2)針對(duì)散貨區(qū)多臨時(shí)下架作業(yè)任務(wù)的調(diào)度問(wèn)題,以多臨時(shí)下架作業(yè)任務(wù)的總執(zhí)行時(shí)間最短為目標(biāo),建立了單目標(biāo)數(shù)學(xué)模型。通過(guò)帶有逆轉(zhuǎn)進(jìn)化算子的遺傳算法對(duì)所建立的模型進(jìn)行了求解,詳細(xì)介紹了遺傳算法的編碼機(jī)制、選擇算子、交叉算子、變異算子以及進(jìn)化逆轉(zhuǎn)算子的設(shè)計(jì)方

5、法和遺傳算法的求解流程。最后通過(guò)MATLAB編程仿真對(duì)該遺傳算法進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明帶有進(jìn)化逆轉(zhuǎn)算子的遺傳算法適用于散貨區(qū)多臨時(shí)下架作業(yè)任務(wù)調(diào)度問(wèn)題,可減小多臨時(shí)下架作業(yè)任務(wù)的總執(zhí)行時(shí)間,并在尋找全局最優(yōu)解上優(yōu)于基本遺傳算法。
　　 (3)對(duì)集裝區(qū)ETV進(jìn)行雙板作業(yè)條件及過(guò)程進(jìn)行了深入的分析,在多ULD入庫(kù)作業(yè)任務(wù)貨位調(diào)度分配的問(wèn)題中考慮了雙板作業(yè)的因素。將集裝區(qū)多 ULD入庫(kù)貨位調(diào)度分配的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為具有約束條件的多目標(biāo)優(yōu)化

6、問(wèn)題,對(duì)其建立了數(shù)學(xué)模型。通過(guò)結(jié)合了Pareto解、小生境技術(shù)的遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行了求解。該遺傳算法采用了多級(jí)參數(shù)級(jí)聯(lián)編碼方式,該方式可有效的考慮雙板作業(yè)的限制條件,選擇算子采用了基于小生境技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)回放機(jī)制,在Pareto解集中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的淘汰機(jī)制,保證了Pareto最優(yōu)解集的均勻分布。通過(guò) MATLAB編程仿真所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明這種遺傳算法可較好地求解出集裝區(qū)多ULD入庫(kù)作業(yè)任務(wù)貨位調(diào)度問(wèn)題的最優(yōu)Pareto解集。這種調(diào)度策略縮短