CN111523789A - 一种基于步长的多agv实时调度方法 - Google Patents

一种基于步长的多agv实时调度方法 Download PDF

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周绪墙
陈炳飞
邱义
刘暾东
邵桂芳
黄斯奇
曾翊昕
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Abstract

本发明涉及一种基于步长的多AGV实时调度方法，构建地图相关的图数据结构、AGV小车数据结构，图数据结构表示当前地图中各个站点的连接关系;AGV小车数据结构表示与AGV小车相对应的任务路径以及其行驶状态和未来行驶路径状态。本发明能够有效处理因AGV小车因死锁导致调度系统瘫痪的问题以及调度等待时间过长问题。

Description

一种基于步长的多AGV实时调度方法
技术领域
本发明涉及AGV实时调度领域，具体涉及一种基于步长的多AGV实时调度方法。
背景技术
在使用自动导引小车AGV(Automated Guided Vehicle)物流仓库中，尤其是使用了多台AGV的情况下，AGV小车在搬运货物过程中，不可避免地会引发AGV的碰撞冲突和死锁。AGV发生碰撞冲突和死锁将直接导致物流仓库系统瘫痪。因此研究多AGV调度过程中避免冲突碰撞死锁是AGV研究问题的重要领域，不仅对于AGV调度系统理论的发展有重大促进作用，而且能够应用于实际物流仓库，解决物流仓库低吞吐量的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于步长的多AGV实时调度方法，有效处理因AGV小车因死锁导致调度系统瘫痪的问题以及调度等待时间过长问题
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于步长的多AGV实时调度方法，包括以下步骤：
步骤S1:采用图论对多AGV运行环境进行数学建模；
步骤S2:基于数据结构与编程语言，构建AGV小车类；
步骤S3:初始化AGV小车各属性，postion初始化为0;
步骤S4:初始化地图和站点列表；
步骤S5:如果任务队列不为空，对postion开始到序列末尾作为起点到终点的站点序列，根据序列长度对AGV小车行驶优先级进行排序，初始化AllcolSite为最长序列长度+1，第一序列set、dict初始化为空，当前序列colSite初始化为本序列长度;
步骤S6:遍历序列，初始化TemcolSite为序列长度，从第二序列开始先复制前一序列的set与dict，若此站点不在当前set中，则将此站点信息添加到set和dict中；若此站点已在当前set中，该站点序号若小于TemcolSite，则更新TemcolSite，再判断此站点序号是否小于dict中站点对应序号，若是，则更新dict中对应值，若否，退出对本序列的循环；若TemcolSite小于colSite和AllcolSite，则更新colSite和AllcolSite为TemcolSite的值;
步骤S7:.当遍历完所有序列，得到AllcolSite的值，若AllcolSite等于1，则循环检查每辆小车的colSite值，若colSite大于1，则将该小车往前调度一个站点，也就是将每辆小车的postion+1；若colSite等于1，则等待下一轮调度;若AllcolSite大于1，对序列做循环检查，判断AllcolSite是否大于本序列长度，若是，将每辆小车的postion设为序列长度，若否，则将每辆小车的postion设为AllcolSite-1，表示将小车调度到最早可能出现冲突站点的前一位置；
步骤S8:等待小车调度到postion站点位置，若到达最终站点，则可根据需要更新该小车任务序列或将序列置空，然后跳转到步骤S5开始下一次调度;
步骤S9:当所有序列都为空时，结束调度,完成AGV小车实时调度。
进一步的，所述步骤S1具体为：路径抽象为图形的边缘，站点抽象为节点，即图G =（V，E），其中V是顶点的有限集合，即V = {v1，v2}。E = {e1，e2，... en}，如果<vi，vj>∈E，则<vi，vj>表示两个顶点之间的一条边，图形的存储结构通过邻接矩阵或相邻列表来实现。
进一步的，所述AGV小车类包括序号、任务路径序列列表L、用以存储在本车之前出现过的路径站点的集合序列set、用以存储集合set中序列对应最小行驶步长的dict、用以记录当前小车所处站点在序列中位置的postion、以及用以记录当前序列最早可能出现冲突站点在序列中位置的colSite;同时设置一个全局变量AllcolSite,用以记录当前全局最早可能出现冲突站点在序列中位置,一个在序列循环中的临时变量TemcolSite,用以记录当前序列临时的最早可能出现冲突站点在序列中位置。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明能够有效处理因AGV小车因死锁导致调度系统瘫痪的问题以及调度等待时间过长问题。
2、本发明能够保证物流仓库系统在调度过程中不会出现死锁及瘫痪，提高物流仓库系统的工作效率，且对调度顺序及流程进行了优化，减少了调度等待时间。
附图说明
图1是本发明一实施例中方法流程图；
图2是本发明实施例1中调度系统的初始状态；
图3是本发明实施例1中第一次调度后的路径与站点状况；
图4是本发明实施例1中第二次调度后的路径与站点状况；
图5是本发明实施例1中小车行驶过程图；
图6是本发明实施例1中小车行驶过程图；
图7是本发明实施例1中小车行驶过程图；
图8是本发明实施例1中小车调度的最终位置。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种基于步长的多AGV实时调度方法，包括以下步骤：
步骤S1:采用图论对多AGV运行环境进行数学建模；具体为：路径抽象为图形的边缘，站点抽象为节点，即图G =（V，E），其中V是顶点的有限集合，即V = {v1，v2}。E = {e1，e2，... en}，如果<vi，vj>∈E，则<vi，vj>表示两个顶点之间的一条边，图形的存储结构通过邻接矩阵或相邻列表来实现。
步骤S2:基于数据结构与编程语言，构建AGV小车类，包括序号、任务路径序列列表L、用以存储在本车之前出现过的路径站点的集合序列set、用以存储集合set中序列对应最小行驶步长的dict、用以记录当前小车所处站点在序列中位置的postion、以及用以记录当前序列最早可能出现冲突站点在序列中位置的colSite;同时设置一个全局变量AllcolSite,用以记录当前全局最早可能出现冲突站点在序列中位置,一个在序列循环中的临时变量TemcolSite,用以记录当前序列临时的最早可能出现冲突站点在序列中位置。
步骤S3:初始化AGV小车各属性，postion初始化为0;
步骤S4:初始化地图和站点列表；
步骤S5:如果任务队列不为空，对postion开始到序列末尾作为起点到终点的站点序列，根据序列长度对AGV小车行驶优先级进行排序，初始化AllcolSite为最长序列长度+1，第一序列set、dict初始化为空，当前序列colSite初始化为本序列长度;
步骤S6:遍历序列，初始化TemcolSite为序列长度，从第二序列开始先复制前一序列的set与dict，若此站点不在当前set中，则将此站点信息添加到set和dict中；若此站点已在当前set中，该站点序号若小于TemcolSite，则更新TemcolSite，再判断此站点序号是否小于dict中站点对应序号，若是，则更新dict中对应值，若否，退出对本序列的循环；若TemcolSite小于colSite和AllcolSite，则更新colSite和AllcolSite为TemcolSite的值;
步骤S7:当遍历完所有序列，得到AllcolSite的值，若AllcolSite等于1，则循环检查每辆小车的colSite值，若colSite大于1，则将该小车往前调度一个站点，也就是将每辆小车的postion+1；若colSite等于1，则等待下一轮调度;若AllcolSite大于1，对序列做循环检查，判断AllcolSite是否大于本序列长度，若是，将每辆小车的postion设为序列长度，若否，则将每辆小车的postion设为AllcolSite-1，表示将小车调度到最早可能出现冲突站点的前一位置；
步骤S8:等待小车调度到postion站点位置，若到达最终站点，则可根据需要更新该小车任务序列或将序列置空，然后跳转到步骤S5开始下一次调度;
步骤S9:当所有序列都为空时，结束调度,完成AGV小车实时调度。
实施例1：
本实施中 ,AGV1调度路径序列为(0，3，7，8, 9)，AGV2调度路径序列为(6，7，3，2)，AGV3调度路径序列为(11，8，9)。每辆AGV小车的对应路径如图1所示，初始化每一辆AGV小车的postion属性为0，表示小车在初始站点位置，设置colSite属性为序列长度，进入调度计算，由于AGV1中的3->7与AGV2中的7->3位置上有冲突，而AGV3和AGV1和AGV2没有冲突，所以需要在AGV2的7->3位置让AGV2等待7、3站点解锁，然后才能完成3辆车的全部调度,调度系统的初始状态如图2所示。
接下来开始进行调度。
1. 开始进行第一次调度，根据剩下的序列长度对小车排序，当前优先级次序为AGV1>AGV2>AGV3,初始化AllcolSite为最长序列长度+1，当前为6，设置最长序列对应小车的set和dict为空，以各AGV小车的postion到序列末尾作为当前起点到终点的站点序列，从第一序列开始遍历序列的每一站点。
遍历AGV1：
postion=0,set=(0,3,7,8,9),dict=(0:0,3:1,7:2,8:3,9:4),TemcolSite=5,colSite=5,AllcolSite=6。
从第二序列开始，遍历之前先复制前一序列的set与dict。
遍历AGV2：
postion=0,set=(0,3,7,8,9,6,2),dict=(0:0,3:1,7:1,8:3,9:4,6:0,2:3),TemcolSite=1,colSite=1,
AllcolSite=1。
遍历AGV3:
postion=0,set=(0,3,7,8,9,6,2,11),dict=(0:0,3:1,7:1,8:1,9:2,6:0,2:3,11:0),TemcolSite=1, colSite=3,AllcolSite=1。
得到AllcolSite=1,表明colSite=1的小车需要等待相关站点解锁，当前为AGV2需要等待7、3站点解锁，所以让colSite大于1的小车即AGV1和AGV3前进一个站点，也就是postion+1，调度完毕后的路径与站点状况如图3所示，其中走过的路径变为黑色，如0->3,11->8,表示站点0和11解锁。
2.经过上一轮调度后，AGV1到达站点3，AGV2维持在站点6，AGV3到达站点8。
开始进行第二次调度，根据剩下的序列长度对小车排序，当前优先级次序为AGV1>AGV2>AGV3,，初始化AllcolSite为最长序列长度+1，当前为5，设置最长序列对应小车的set和dict为空，以各AGV小车的postion到序列末尾作为当前起点到终点的站点序列，从第一序列开始遍历序列的每一站点。
遍历AGV1：
postion=1,set=(3,7,8,9),dict=(3:0,7:1,8:2,9:3),TemcolSite=4,colSite=4,AllcolSite=5。
从第二序列开始，遍历之前先复制前一序列的set与dict。
遍历AGV2：
postion=0,set=(3,7,8,9,6,2),dict=(3:0,7:1,8:2,9:3,6:0,2:3),TemcolSite=1,colSite=1,
AllcolSite=1。
遍历AGV3:
postion=1,set=(3,7,8,9,6,2),dict=(3:0,7:1,8:0,9:1,6:0,2:3),TemcolSite=0,colSite=2,
AllcolSite=1。
得到AllcolSite=1,表明colSite=1的小车需要等待相关站点解锁，当前为AGV2需要等待7、3站点解锁，所以让colSite大于1的小车即AGV1和AGV3前进一个站点，也就是postion+1，调度完毕后的路径与站点状况如图4所示。
3.经过上一轮调度后，AGV1到达站点7，AGV2维持在站点6，AGV3到达站点9,表明AGV3已到达最终站点位置，可以对AGV3小车序列进行置空或者添加新任务序列，在本例中不再添加序列，所以AGV3任务完成，序列置空。
开始进行第三次调度，根据剩下的序列长度对小车排序，当前优先级次序为AGV2>AGV1,初始化AllcolSite为最长序列长度+1，当前为5，设置最长序列对应小车的set和dict为空，以各AGV小车的postion到序列末尾作为当前起点到终点的站点序列,从第一序列开始遍历序列的每一站点。
遍历AGV2：
postion=2,set=(6,7,3,2),dict=(6:0,7:1,3:2,2:3),TemcolSite=4,colSite=4,AllcolSite=5。
从第二序列开始，遍历之前先复制前一序列的set与dict。
遍历AGV1：
postion=0,set=(6,7,3,2,8,9),dict=(6:0,7:0,3:2,2:3,8:1,9:2),TemcolSite=0,colSite=3,
AllcolSite=5。
得到AllcolSite=5,由于AllcolSite大于每一序列长度，说明在接下来的调度中不会出现冲突，所以每辆小车能够直接调度到终点位置如图8所示，小车行驶过程如图5、图6、图7所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种基于步长的多AGV实时调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:采用图论对多AGV运行环境进行数学建模；
步骤S2:基于数据结构与编程语言，构建AGV小车类；
步骤S3:初始化AGV小车各属性，postion初始化为0;
步骤S4:初始化地图和站点列表；
步骤S5:如果任务队列不为空，对postion开始到序列末尾作为起点到终点的站点序列，根据序列长度对AGV小车行驶优先级进行排序，初始化AllcolSite为最长序列长度+1，第一序列set、dict初始化为空，当前序列colSite初始化为本序列长度;
步骤S6:遍历序列，初始化TemcolSite为序列长度，从第二序列开始先复制前一序列的set与dict，若此站点不在当前set中，则将此站点信息添加到set和dict中；若此站点已在当前set中，该站点序号若小于TemcolSite，则更新TemcolSite，再判断此站点序号是否小于dict中站点对应序号，若是，则更新dict中对应值，若否，退出对本序列的循环；若TemcolSite小于colSite和AllcolSite，则更新colSite和AllcolSite为TemcolSite的值;
步骤S7:.当遍历完所有序列，得到AllcolSite的值，若AllcolSite等于1，则循环检查每辆小车的colSite值，若colSite大于1，则将该小车往前调度一个站点，也就是将每辆小车的postion+1；若colSite等于1，则等待下一轮调度;若AllcolSite大于1，对序列做循环检查，判断AllcolSite是否大于本序列长度，若是，将每辆小车的postion设为序列长度，若否，则将每辆小车的postion设为AllcolSite-1，表示将小车调度到最早可能出现冲突站点的前一位置；
步骤S8:等待小车调度到postion站点位置，若到达最终站点，则可根据需要更新该小车任务序列或将序列置空，然后跳转到步骤S5开始下一次调度;
步骤S9:当所有序列都为空时，结束调度,完成AGV小车实时调度。
2.根据权利要求1所述的基于步长的多AGV实时调度方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：路径抽象为图形的边缘，站点抽象为节点，即图G =（V，E），其中V是顶点的有限集合，即V = {v1，v2};E = {e1，e2，... en}，如果<vi，vj>∈E，则<vi，vj>表示两个顶点之间的一条边，图形的存储结构通过邻接矩阵或相邻列表来实现。
3.根据权利要求1所述的基于步长的多AGV实时调度方法，其特征在于，所述AGV小车类包括序号、任务路径序列列表L、用以存储在本车之前出现过的路径站点的集合序列set、用以存储集合set中序列对应最小行驶步长的dict、用以记录当前小车所处站点在序列中位置的postion、以及用以记录当前序列最早可能出现冲突站点在序列中位置的colSite;同时设置一个全局变量AllcolSite,用以记录当前全局最早可能出现冲突站点在序列中位置,一个在序列循环中的临时变量TemcolSite,用以记录当前序列临时的最早可能出现冲突站点在序列中位置。
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