CN107578154A - 一种堆取料机的调度优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种堆取料机的调度优化方法，对整个码头原料场建立一个二维坐标系，最下面的轨道左端为原点，每一个轨道和料堆按照与原点相对位置建立坐标数据；为每一个料堆和堆取料机设置结构体；为每一个轨道上的堆取料机机车构建移动模型；在每一个步长周期内，通过计算选择使一个轨道上的堆取料机具有最长有效工作时间的策略；结合供料时序进行综合优化，消除堆取料机系统调度时序冲突。本发明通过对堆取料机系统中的料堆和机车分别建模，结合供料时序对堆取料机系统进行仿真，确定优化后的调度方案，从而减少堆取料机调度时序冲突，提高堆取料机运输原料的效率。
Description
技术领域
本发明属于码头原料场堆取料机系统领域，具体涉及一种堆取料机的调度优化方法。
背景技术
码头原料场堆取料机系统由多个轨道和堆取料机组成，每一个轨道上有数量不等的堆取料机。由于堆取料机不能互相交换位置，堆取料机调度具有一定难度。当一条轨道上负责运输多个料条时，更增加了系统整体调度的复杂性，影响堆取料机运输原料的效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种堆取料机的调度优化方法，能够减少堆取料机调度时序冲突，提高堆取料机运输原料的效率。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种堆取料机的调度优化方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、对整个码头原料场建立一个二维坐标系，最下面的轨道左端为原点，每一个轨道和料堆按照与原点相对位置建立坐标数据；
S2、为每一个料堆和堆取料机设置结构体；
S3、为每一个轨道上的堆取料机机车构建移动模型；
S4、在每一个步长周期内，通过计算选择使一个轨道上的堆取料机具有最长有效工作时间的策略；
S5、结合供料时序进行综合优化，消除堆取料机系统调度时序冲突：
5.1、当时序冲突产生后，记录冲突最早发生的时刻和冲突重叠的时间长度，保持冲突前的任务时序不变；
5.2、综合各轨道堆取料机调度时序冲突，将任务时序中需要保持特定开始、结束时刻的任务信息反馈到供料时序；
5.3、根据新的供料时序再次计算以获得新的堆取料机调度策略；
5.4、若还有时序冲突，重复步骤5.1-5.3，直至消除时序冲突。
按上述方案，所述的S2具体为：利用Matlab软件，其中料堆结构体字段包括：(i)轨道编号，ii)X轴位置坐标，(iii)料堆编号，(iv)适合的堆取料机编号；
堆取料机机车结构体字段包括：(i)堆取料机编号，(ii)所在轨道编号，(iii)X轴位置坐标，(iv)任务料堆编号，(v)任务料堆目的地，(vi)任务开始时间，(vii)任务结束时间，(viii)移动距离，(ix)移动方向。
按上述方案，所述的S3具体为：设堆取料机机车向右移动表示为“1”，机车向左移动表示为“-1”，机车静止不动表示为“0”；
轨道上机车移动模型迭代计算流程具体包括：
3.1、从右至左更新需要右移的机车：a)设置迭代计算标志flag_R＝0；b)选择第n-flag_R个机车，其中n为当前轨道上机车的数目；c)如果选中的机车需要向右移动，更新机车当前位置与其目的地之间的移动方向为“0”，且无人执行的机车的运行位置；d)更新第n-flag_R个机车的位置；e)使flag_R＝flag_R+1；在n-flag_R>0期间，重复b)～e)；
3.2、从左至右更新需要左移的机车：a)设置迭代计算标志flag_L＝1；b)选择第flag_L个机车；c)如果选中的机车需要向左移动，更新机车当前位置与其目的地之间的移动方向为“0”且无人执行的机车的运行位置；d)更新第flag_L个机车的位置；e)使flag_L＝flag_L+1；在flag_L<n+1期间，重复b)～e)。
按上述方案，所述的S4具在计算时，将机车位置坐标和堆料位置坐标按高低排序，然后按高对高、低对低的办法进行任务分配组合。
本发明的有益效果为：本发明通过对堆取料机系统中的料堆和机车分别建模，结合供料时序对堆取料机系统进行仿真，确定优化后的调度方案，从而减少堆取料机调度时序冲突，提高堆取料机运输原料的效率。
附图说明
图1为本发明一实施例的迭代计算流程图。
图2为本发明一实施例的单个轨道上机车调度策略优化流程图。
图3为本发明一实施例的供料系统和堆取料机系统综合优化流程图。
图4为本发明4号轨道上堆取料机任务时序图。
图5为本发明5号轨道上堆取料机任务时序图。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
本发明提出一种原料场堆取料机调度策略优化方法，该方法设置原料场坐标系，并为每一个料堆和堆取料机机车设置Matlab结构体，通过构建机车移动模型计算每一个步长周期内使单个轨道上的堆取料机具有最长有效工作时间的调度策略，并结合供料时序综合优化系统，消除堆取料机系统调度的时序冲突。
本发明提供一种堆取料机的调度优化方法，包括以下步骤：
S1、对整个码头原料场建立一个二维坐标系，最下面的轨道左端为原点，每一个轨道和料堆按照与原点相对位置建立坐标数据。
S2、为每一个料堆和堆取料机设置结构体。具体可以利用Matlab软件，其中料堆结构体字段包括：(i)轨道编号，ii)X轴位置坐标，(iii)料堆编号，(iv)适合的堆取料机编号。堆取料机机车结构体字段包括：(i)堆取料机编号，(ii)所在轨道编号，(iii)X轴位置坐标，(iv)任务料堆编号，(v)任务料堆目的地，(vi)任务开始时间，(vii)任务结束时间，(viii)移动距离，(ix)移动方向。
S3、为每一个轨道上的堆取料机机车构建移动模型。设堆取料机机车向右移动表示为“1”，机车向左移动表示为“-1”，机车静止不动表示为“0”。
轨道上机车移动模型迭代计算流程如图1所示，具体包括：
3.1、从右至左更新需要右移的机车：a)设置迭代计算标志flag_R＝0；b)选择第n-flag_R个机车，其中n为当前轨道上机车的数目；c)如果选中的机车需要向右移动，更新机车当前位置与其目的地之间的移动方向为“0”，且无人执行的机车的运行位置；d)更新第n-flag_R个机车的位置；e)使flag_R＝flag_R+1；在n-flag_R>0期间，重复b)～e)。
3.2、从左至右更新需要左移的机车：a)设置迭代计算标志flag_L＝1；b)选择第flag_L个机车；c)如果选中的机车需要向左移动，更新机车当前位置与其目的地之间的移动方向为“0”且无人执行的机车的运行位置；d)更新第flag_L个机车的位置；e)使flag_L＝flag_L+1；在flag_L<n+1期间，重复b)～e)。
S4、在每一个步长周期内，通过计算选择使一个轨道上的堆取料机具有最长有效工作时间的策略。堆取料机的有效工作时间指去掉机车移动及互相堵塞所耗费的时间。为了避免机车的位置冲突，如图2所示将机车位置坐标和堆料位置坐标按高低排序，然后按高对高、低对低的办法进行任务分配组合。去除机车和料堆高低不匹配的任务分配后，将加快搜索最佳机车任务分配策略的速度。
S5、如图3所示，结合供料时序进行综合优化，消除堆取料机系统调度时序冲突：
5.1、当时序冲突产生后，记录冲突最早发生的时刻和冲突重叠的时间长度，保持冲突前的任务时序不变；
5.2、综合各轨道堆取料机调度时序冲突，将任务时序中需要保持特定开始、结束时刻的任务信息反馈到供料时序；
5.3、根据新的供料时序再次计算以获得新的堆取料机调度策略；
5.4、若还有时序冲突，重复步骤5.1-5.3，直至消除时序冲突。
本发明提出的上述堆取料机调度策略优化方法能够提高堆取料机运输原料的效率及减少堆取料机调度时序冲突，适合应用于原料场的实际工作。
下面以具体实例介绍本发明的优化方法：
某原料场堆取料机机车移动速度为0.5米/秒，料场的轨道4、5上分别有两个堆取料机，其中轨道4上堆取料机的位置分别为278和530，轨道5上堆取料机的位置分别为280和530，两条轨道附近各个料堆数据如表1所示：
表1初始料堆数据
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Y轴坐标 | 4 | 5 | 5 | 7 | 7 | 5 | 6 | 6 |
| X轴坐标 | 208 | 438 | 218 | 146 | 558.5 | 659 | 347 | 548.5 |
| 轨道 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 4 | 5 | 5 |
利用Matlab软件的M语言编写上述堆取料机系统的模型，按照步骤S3获得轨道上各机车的移动模型，按照步骤S4可得使轨道上的堆取料机具有最长有效工作时间的调度策略，在步骤S4的基础上按照步骤S5可消除调度策略中的时序冲突。最终可得到附图4和附图5所示的堆取料机任务时序，从图中可以发现堆取料机任务时序没有发生任何时序冲突，证明本发明提出的堆取料机调度策略优化方法完全满足实际需要。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种堆取料机的调度优化方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、对整个码头原料场建立一个二维坐标系，最下面的轨道左端为原点，每一个轨道和料堆按照与原点相对位置建立坐标数据；
S2、为每一个料堆和堆取料机设置结构体；
S3、为每一个轨道上的堆取料机机车构建移动模型；
S4、在每一个步长周期内，通过计算选择使一个轨道上的堆取料机具有最长有效工作时间的策略；
S5、结合供料时序进行综合优化，消除堆取料机系统调度时序冲突：
5.1、当时序冲突产生后，记录冲突最早发生的时刻和冲突重叠的时间长度，保持冲突前的任务时序不变；
5.2、综合各轨道堆取料机调度时序冲突，将任务时序中需要保持特定开始、结束时刻的任务信息反馈到供料时序；
5.3、根据新的供料时序再次计算以获得新的堆取料机调度策略；
5.4、若还有时序冲突，重复步骤5.1-5.3，直至消除时序冲突。
2.根据权利要求1所述的一种堆取料机的调度优化方法，其特征在于：所述的S2具体为：利用Matlab软件，其中料堆结构体字段包括：(i)轨道编号，ii)X轴位置坐标，(iii)料堆编号，(iv) 适合的堆取料机编号；
堆取料机机车结构体字段包括：(i)堆取料机编号，(ii)所在轨道编号，(iii) X轴位置坐标，(iv)任务料堆编号，(v)任务料堆目的地，(vi)任务开始时间，(vii)任务结束时间，(viii)移动距离，(ix)移动方向。
3.根据权利要求2所述的一种堆取料机的调度优化方法，其特征在于：所述的S3具体为：设堆取料机机车向右移动表示为“1”，机车向左移动表示为“-1”，机车静止不动表示为“0”；
轨道上机车移动模型迭代计算流程具体包括：
3.1、从右至左更新需要右移的机车：a)设置迭代计算标志flag_R=0；b)选择第n-flag_R个机车，其中n为当前轨道上机车的数目；c)如果选中的机车需要向右移动，更新机车当前位置与其目的地之间的移动方向为“0”，且无人执行的机车的运行位置；d)更新第n-flag_R个机车的位置；e)使flag_R=flag_R+1；在n-flag_R>0期间，重复b)~e)；
3.2、从左至右更新需要左移的机车：a)设置迭代计算标志flag_L=1；b)选择第flag_L个机车；c)如果选中的机车需要向左移动，更新机车当前位置与其目的地之间的移动方向为“0”且无人执行的机车的运行位置；d)更新第flag_L个机车的位置；e)使flag_L=flag_L+1；在flag_L<n+1期间，重复b)~e)。
4.根据权利要求1所述的一种堆取料机的调度优化方法，其特征在于：所述的S4具在计算时，将机车位置坐标和堆料位置坐标按高低排序，然后按高对高、低对低的办法进行任务分配组合。
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