CN115826630B - 物料盒队列位置交换的控制方法和装置 - Google Patents

物料盒队列位置交换的控制方法和装置 Download PDF

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CN115826630B CN202310133533.6A CN202310133533A CN115826630B CN 115826630 B CN115826630 B CN 115826630B CN 202310133533 A CN202310133533 A CN 202310133533A CN 115826630 B CN115826630 B CN 115826630B
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Abstract

本发明涉及物料传输控制技术领域，提供了一种物料盒队列位置交换的控制方法和装置，其中，所述控制方法包括以下步骤：获取物料盒队列的位置分布表和位置交换条件；根据位置分布表和位置交换条件确定物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束；根据位置分布表和位置交换参数构建物料盒队列的位置交换函数；根据位置交换函数和位置交换约束构建物料盒队列的位置交换模型；根据位置交换参数、位置交换模型和位置交换约束控制物料盒队列进行位置交换。本发明能够考虑到全部的位置交换条件，并能够通过平移镜像参数反映位置交换条件的响应，从而能够保证位置交换结果和位置交换效率的确定性，并且具有较高的通用性和较高的可扩展性。

Description

物料盒队列位置交换的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及物料传输控制技术领域，具体涉及一种物料盒队列位置交换的控制方法和一种物料盒队列位置交换的控制装置。
背景技术
物料盒队列位置交换属于物流输送工程的范畴，其主要目标是在保证条件充分和边界必要的前提下，通过一定的位置交换的方法转移物料；使不同位置的对象及其队列的操作过程符合规划的约束，物料转移所需要的历时最短且数量最大化，从而实现物料盒队列位置交换过程的归一化或操作效率的最大化。
然而，现有的物料盒队列位置交换方案模型简单、外设冗余，考虑的操作条件数较少；该类方案一般是在环状循环态或树状分支态或开路状态下工作，同一时刻一次操作一个物料；问题包括或者难以提高操作速率、或者难以降低外设冗余，系统的确定性不高。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种物料盒队列位置交换的控制方法，能够考虑到全部的位置交换条件，并能够通过平移镜像参数反映位置交换条件的响应，从而能够保证位置交换结果和位置交换效率的确定性，并且具有较高的通用性和较高的可扩展性。
本发明采用的技术方案如下：
一种物料盒队列位置交换的控制方法，包括以下步骤：获取物料盒队列的位置分布表和位置交换条件；根据所述位置分布表和所述位置交换条件确定所述物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束；根据所述位置分布表和所述位置交换参数构建所述物料盒队列的位置交换函数；根据所述位置交换函数和所述位置交换约束构建所述物料盒队列的位置交换模型；根据所述位置交换参数、所述位置交换模型和所述位置交换约束控制所述物料盒队列进行位置交换。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述位置分布表和所述位置交换条件确定所述物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束，具体包括以下步骤：根据所述位置分布表和所述位置交换条件确定所述物料盒队列的组合；根据所述物料盒队列的组合确定所述物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束。
根据本发明的一个实施例，所述位置交换参数包括所述物料盒队列的平移参数、镜像参数和平移镜像参数，并且所述平移镜像参数为所述平移参数和所述镜像参数的组合，其中，
所述平移参数通过下列公式计算：
其中，为第 i个物料盒队列位置交换条件的平移参数，为所述物料盒队列位置交换期间的个体位置交换距离，为所述物料盒队列位置交换期间的个体位置交换时间；
所述镜像参数通过下列公式计算：
其中，为第 i个物料盒队列位置交换条件的镜像参数，为所述物料盒队列位置交换期间的一轴对称方程，为所述物料盒队列位置交换期间的二轴对称方程，为所述物料盒队列位置交换期间的三轴对称方程。
根据本发明的一个实施例，所述位置交换约束包括所述物料盒队列位置交换的对称轴约束、速率约束、效率约束，以及所述位置交换参数的组合约束，其中，
所述位置交换的对称轴约束通过下列公式计算：
其中、均为轴对称， k为所述物料盒队列的阶数；
所述位置交换的速率约束通过下列公式计算：
其中， V i 为第 i个物料盒队列的运行速率， S为所述物料盒队列的运行距离， t为所述物料盒队列的运行时间；
所述位置交换的效率约束通过下列公式计算：
其中，为关于时间表示的速度的效率，为第 i个物料盒队列的速度均值，为第 i个物料盒队列的平均速度；
所述位置交换参数的组合约束通过下列公式计算：
其中，为最大的时间效率，为所述物料盒队列组合的位置交换平均时间，为所述物料盒队列组合的位置交换时间， k为所述物料盒队列的阶数。
根据本发明的一个实施例，所述位置交换函数的表达式为：
其中，（ Min） A i  为第 i个物料盒队列位置交换条件的位置交换函数，为第 i个物料盒队列位置交换条件的输出在位置交换过程的初速度，为子区间长度，为子区间历时。
根据本发明的一个实施例，所述位置交换模型的表达式为：
其中，为所述物料盒队列的位置分布的几何平均， X i 为所述物料盒队列中各位置的距离， n为所述物料盒队列的位置交换数量。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述位置交换参数、所述位置交换模型和所述位置交换约束控制所述物料盒队列进行位置交换，具体包括以下步骤：根据所述位置交换参数确定所述物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序；根据所述物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序、以及所述位置交换约束和所述位置交换模型控制所述物料盒队列进行位置交换。
根据本发明的一个实施例，所述位置分布表为2M2X10。
根据本发明的一个实施例，所述位置交换条件包括位置交换数量、位置交换距离、位置交换种类、位置交换时间、位置交换轴参数和位置交换间隔。
一种物料盒队列位置交换的控制装置，包括：获取模块，所述获取模块用于获取物料盒队列的位置分布表和位置交换条件；第一处理模块，所述第一处理模块用于根据所述位置分布表和所述位置交换条件确定所述物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束；第二处理模块，所述第二处理模块用于根据所述位置分布表和所述位置交换参数构建所述物料盒队列的位置交换函数；第三处理模块，所述第三处理模块用于根据所述位置交换函数和所述位置交换约束构建所述物料盒队列的位置交换模型；控制模块，所述控制模块用于根据所述位置交换参数、所述位置交换模型和所述位置交换约束控制所述物料盒队列进行位置交换。
本发明的有益效果：
本发明能够考虑到全部的位置交换条件，并能够通过平移镜像参数反映位置交换条件的响应，从而能够保证位置交换结果和位置交换效率的确定性，并且具有较高的通用性和较高的可扩展性。
附图说明
图1为本发明实施例的物料盒队列位置交换的控制方法的流程图；
图2为本发明一个实施例的物料盒队列的位置分布图；
图3为本发明一个实施例的采用整体控制分组计算算法根据位置交换参数、位置交换模型和位置交换约束控制物料盒队列进行位置交换的流程图；
图4为本发明一个具体实施例的采用整体控制分组计算算法根据位置交换参数、位置交换模型和位置交换约束控制物料盒队列进行位置交换的流程图；
图5为本发明实施例的物料盒队列位置交换的控制装置的方框示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的物料盒队列位置交换的控制方法的流程图。
如图1所示，本发明实施例的物料盒队列位置交换的控制方法，包括以下步骤：
S1，获取物料盒队列的位置分布表和位置交换条件。
在本发明的一个实施例中，物料盒队列的位置分布表可为2M2X10，例如；位置交换条件可包括位置交换数量、位置交换距离、位置交换种类、位置交换时间、位置交换轴参数和位置交换间隔。
S2，根据位置分布表和位置交换条件确定物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束。
具体地，可根据位置分布表和位置交换条件确定物料盒队列的组合，并可根据物料盒队列的组合确定物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束。换言之，可在位置分布表，例如中根据位置交换条件，即位置交换数量、位置交换距离、位置交换种类、位置交换时间、位置交换轴参数和位置交换间隔，抽取物料盒队列的组合以得到需要的位置交换参数和位置交换约束。
更具体地，可根据位置分布表取得操作数，并可根据操作条件取得条件数，然后可根据操作数和条件数计算出一个队列内所有元素的可能组合，其中，某一列具体队列元素的组合，对应一个确定的排列，某一排列对应具体参数和约束条件动态递归的计算。
在本发明的一个实施例中，物料盒队列的位置交换参数可包括平移参数、镜像参数和平移镜像参数，并且平移镜像参数为平移参数和镜像参数的组合。此外，需要说明的是，物料盒队列的位置交换参数具体用于表示物料盒队列位置的平移、镜像和平移镜像操作，以及平移、镜像和平移镜像操作的过程和次数。下面将结合图2具体阐述本发明的物料盒队列位置的平移、镜像和平移镜像操作的含义。
具体地，如图2所示，物料盒队列可包括物料盒队列1和物料盒队列2，每个队列包含n个对象。图2中轨道1、轨道2上各对象的布置为本发明实施例的位置交换操作输出队列的形式，一轴上各对象的布置为本发明实施例的位置交换操作输入队列的形式。图2中二轴为镜像对称轴，三轴为平移轴，通道为位置交换操作过程中的轨迹，用虚线表示，物料盒队列1与物料盒队列2关于二轴镜像对称，物料盒队列1沿三轴平移至物料盒队列2的位置。更具体地，在轨道1和轨道2上，物料盒队列1中的对象1对物料盒队列2中的对象2n、以及物料盒队列1中的对象n对物料盒队列2中的对象n+1可表示物料盒队列位置的镜像；物料盒队列1中的对象1到物料盒队列2中的对象n+1、以及物料盒队列1中的对象n到物料盒队列2中的对象2n可表示物料盒队列位置的平移。在队列1中，轨道1上的对象1到一轴上的对象1、轨道1上的对象n到一轴上的对象n可表示物料盒队列位置的平移镜像；同样地，在队列2中，轨道2上的对象n+1到一轴上的对象n+1、轨道2上的对象2n到一轴上的对象2n也表示物料盒队列位置的平移镜像。其中，物料盒队列1中对象1到对象n、以及物料盒队列2中对象n+1到对象2n的位置交换的次序可表示为物料盒队列对象的排列，并且一个物料盒队列的位置交换过程可表示为一组位置交换条件的变化过程；此外，物料盒队列的位置交换参数的变化次数可用于表示位置交换条件中的位置交换数量。
更具体地，平移参数可通过下列公式计算：
其中，为第 i个物料盒队列位置交换条件的平移参数，为物料盒队列位置交换期间的个体位置交换距离，为物料盒队列位置交换期间的个体位置交换时间；
镜像参数可通过下列公式计算
其中，为第 i个物料盒队列位置交换条件的镜像参数，为物料盒队列位置交换期间的一轴对称方程，为物料盒队列位置交换期间的二轴对称方程，为物料盒队列位置交换期间的三轴对称方程， a、 b、c分别为一轴、二轴、三轴的方向矢量参数；平移镜像参数可通过下列公式计算：
其中，为物料盒队列位置的平移镜像参数，为物料盒队列位置的平移镜像的平移距离， k为物料盒队列的阶数， i为物料盒队列位置交换的次序。由此可知，物料盒队列的平移镜像操作为位置交换方向上的平移镜像；此外，需要说明的是，，即物料盒队列在 镜像下，位置间距变动的平移距离是对应位置交换方向的平均平移距离的一半，能够反应位置交换距离的变化，其中，若，则表明满足位置交换条件的物料盒队列的位置可镜像操作；若，则表明可改变物料盒队列位置交换的方向。
在本发明的一个实施例中，可根据物料盒队列的位置交换条件对物料盒队列的平移镜像进行分别控制。
具体地，对第个物料盒队列的第 j个镜像而言，在轮询下当前的位置交换过程为，考虑前一次的位置交换过程、后一次的位置交换过程，则平移距离变化为，方向指示为，进一步考虑到初始位置交换状态以及受加速度约束的位置交换速度，可得到物料盒队列的位置交换过程的表达式可为：
其中，为递归过程，为初始递归过程，为位置交换数量，为位置交换速度，为子区间长度，为子区间历时，为子区间上下限。
此外，第 i个位置交换条件组合的位置交换数量为，具体表达式为：
其中，为第个位置交换队列的第次位置交换过程在位置交换期内的位置交换数量，为位置交换数量，为物料盒队列位置的平移镜像参数。
此外再有，第 i个位置交换的比较参数，包括平均距离和平均操作时间，具体表达式为：
其中，为平均距离，为平均操作时间，为位置交换距离，为许用位置交换时间， n为物料盒队列的位置交换数量。
需要说明的是，每次交换盒都涉及输入与输出的数量变动，数量变动既包含组合数的减少，也包含排列状态的变化，所以需要采用位置交换数量和比较参数作为计数基准，此外，由于原始输入离散的参数，约束条件是计算得到的，所以可作为约束条件是否得到满足的判断依据。
在本发明的一个实施例中，位置交换约束可包括物料盒队列位置交换的对称轴约束、速率约束、效率约束和组合约束。
其中，对称轴约束为之间的第 i次位置交换的对称轴约束，具体表达式为：
其中，、均为轴对称， k为物料盒队列的阶数；
位置交换速率约束的具体表达式为：
其中， V i 为第 i个物料盒队列的运行速率， S为物料盒队列的运行距离， t为物料盒队列的运行时间；
位置交换期的效率约束的具体表达式为：
其中，为关于时间表示的速度的效率，为第 i个物料盒队列的速度均值，为第 i个物料盒队列的平均速度；
位置交换参数的组合约束的具体表达式为：
其中，为最大的时间效率，为物料盒队列组合的位置交换平均时间，为物料盒队列组合的位置交换时间，为物料盒队列的阶数。
S3，根据位置分布表和位置交换参数构建物料盒队列的位置交换函数。
在本发明的一个实施例中，可根据位置分布表和位置交换参数得到交换的物料盒的加速度函数，以构建物料盒队列的位置交换函数，其中，位置交换函数的表达式可为：
其中，（ Min） A i  为第 i个物料盒队列位置交换条件的位置交换函数，为第 i个物料盒队列位置交换条件的输出在位置交换过程的初速度，为子区间长度，为子区间历时。
S4，根据位置交换函数和位置交换约束构建物料盒队列的位置交换模型。
在本发明的一个实施例中，可根据位置交换函数和位置交换约束得到元素间的几何平均，以构建物料盒队列的位置交换模型，其中，位置交换模型的表达式可为：
其中，为物料盒队列的位置分布的几何平均， X i 为物料盒队列中各位置的距离， n为物料盒队列的位置交换数量。
S5，根据位置交换参数、位置交换模型和位置交换约束控制物料盒队列进行位置交换。
具体地，可根据位置交换参数确定物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序，然后可根据物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序、以及位置交换约束和位置交换模型控制物料盒队列进行位置交换。其中，可根据位置交换参数中的平移参数和镜像参数的大小确定位置交换条件的数量，并可根据位置交换参数中的平移镜像参数的方向确定位置交换条件次序。
更具体地，可采用整体控制分组计算算法根据物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序、以及位置交换约束计算位置交换模型的可行解，以得到物料盒队列的位置交换结果。
举例而言，如图3所示，采用整体控制分组计算算法根据位置交换参数、位置交换模型和位置交换约束控制物料盒队列进行位置交换，包括以下步骤：
S501，采用整体控制分组计算算法，通过逐步引入位置交换约束，即逐步引入物料盒队列位置交换的对称轴约束、速率约束、效率约束，以及位置交换参数的组合约束，递归求解位置交换模型的初始可行解；
S502，根据对称轴约束进行位置交换计算，并判断该计算结果是否满足速率约束，若是，则执行步骤S503，若否，则修正参数，即降低交换速度，然后重新执行步骤S502；
S503，根据速率约束进行位置交换计算，并判断该计算结果是否满足效率约束，若是，则执行步骤S504，若否，则修正参数，即提高交换速度以提高交换效率，然后重新执行步骤S502；
S504，根据效率约束进行位置交换计算，并判断该计算结果是否满足位置交换参数的组合约束，若是，则输出该计算结果，若否，则修正参数，即将组合的数量计数减一，然后重新执行步骤S502。
其中，需要说明的是，步骤S502至S504中修正参数的参照为：步骤S502中的速率约束为遍历所有子集后的平均速率，即物料盒队列各对象的运动速率是动态的，变动范围是物料盒队列各对象间的距离与位置交换时间的比值的上下限，具体反映为平移镜像参数的变化；步骤S503中的效率约束为整体约束，具体范围是大于等于整体效率的平均值；步骤S504中的组合约束为物料盒队列各对象的组合数，具体范围不大于 。
下面将结合图2和图4具体阐述本发明的整体控制分组计算算法的计算过程。
如图4所示，本发明的整体控制分组计算算法的计算过程，包括以下步骤：
S01，获取物料盒队列的位置交换条件（n，s，p，te，tx，i，x，y，z，j）。其中，n为位置交换数量，s为位置交换距离，p为位置交换种类，te为位置交换时间，tx为位置交换间隔（许用位置交换间隔），i为位置交换主次序，j为位置交换子序号，x为位置交换一轴，y为位置交换二轴，z为位置交换三轴。
S02，确定物料盒队列的位置分布区间（a，b）和位置交换约束（m，v，η，c）。其中，a为下区间，b为上区间，m为对称轴约束，v为速率约束，η为效率约束，c为组合约束。
S03，计算位置交换模型的初始可行解，即待位置交换的物料盒队列的分布参数。
S04，初始化n=0，第0个待位置交换的物料盒队列到达时间等于0，第0个待位置交换的物料盒队列完成时间等于0。进入位置交换模式，进行物料盒队列的位置交换参数计算，然后执行步骤S05，其中，n为位置交换数量。
S05，n=n+1。该步骤后执行步骤S06，同时执行返回2。
S06，确定物料盒队列的抵达间隔DX。即物料盒队列抵达对应位置的参数，具体为物料盒队列抵达的时间差，或者说等待时间，第n个待位置交换的物料盒队列的等待时间表示为DXn。
S07，第n个待位置交换的物料盒队列到达时间等于第n-1个待位置交换的物料盒队列到达时间加DXn。
S08，判断第n个待位置交换的物料盒队列到达时间是否大于第n-1个的完成时间。若是，则执行步骤S09，若否，则循环嵌套地执行步骤S10-S11。
S09，第n个待位置交换的物料盒队列开始位置交换，使第n个的开始时间等于第n个的到达时间。
S10，第n个待位置交换的物料盒队列等待其前1个完成位置交换，使第n个的开始时间等于第n-1个的完成时间。
S11，第n个待位置交换的物料盒队列等待其前1+i个完成位置交换，使第n个的开始时间等于第n-（1+i）个的完成时间。在步骤S09、S10、S11之后，执行步骤S12。
S12，使第n个待位置交换的物料盒队列的等待时间等于第n个的开始时间减第n个的到达时间。在步骤S12之后，执行步骤S13。
S13，计算产生的位置交换间隔CX。即对象位置交换的始末参数，具体为对象位置交换的时间差。在步骤S13之后，执行步骤S14。
S14，计算完成时间，第n个待位置交换的物料盒队列的完成时间等于第n个的开始时间加CX。在步骤S14之后，执行步骤S15。
S15，计算在线时间，第n个待位置交换的物料盒队列的在线时间等于第n个的完成时间减第n个的到达时间。然后执行返回1。
S16，判断是否满足队列条件或遍历所有参数。若是，则执行步骤S17，若否，则执行步骤S07。
S17，输出结果，执行位置交换。
本发明的有益效果如下：
本发明能够考虑到全部的位置交换条件，并能够通过平移镜像参数反映位置交换条件的响应，从而能够保证位置交换结果和位置交换效率的确定性，并且具有较高的通用性和较高的可扩展性。
对应上述实施例的物料盒队列位置交换的控制方法，本发明还提出了一种物料盒队列位置交换的控制装置。
如图5所示，本发明实施例的物料盒队列位置交换的控制装置，包括获取模块10、第一处理模块20、第二处理模块30、第三处理模块40和控制模块50。其中，获取模块10用于获取物料盒队列的位置分布表和位置交换条件；第一处理模块20用于根据位置分布表和位置交换条件确定物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束；第二处理模块30用于根据位置分布表和位置交换参数构建物料盒队列的位置交换函数；第三处理模块40用于根据位置交换函数和位置交换约束构建物料盒队列的位置交换模型；控制模块50用于根据位置交换参数、位置交换模型和位置交换约束控制物料盒队列进行位置交换。
在本发明的一个实施例中，获取模块10得到的物料盒队列的位置分布表可为2M2X10，例如；位置交换条件可包括位置交换数量、位置交换距离、位置交换种类、位置交换时间、位置交换轴参数和位置交换间隔。
在本发明的一个实施例中，第一处理模块20可具体用于根据位置分布表和位置交换条件确定物料盒队列的组合，并可根据物料盒队列的组合确定物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束。换言之，可在位置分布表，例如中根据位置交换条件，即位置交换数量、位置交换距离、位置交换种类、位置交换时间、位置交换轴参数和位置交换间隔，抽取物料盒队列的组合以得到需要的位置交换参数和位置交换约束。
更具体地，可根据位置分布表取得操作数，并可根据操作条件取得条件数，然后可根据操作数和条件数计算出一个队列内所有元素的可能组合，其中，某一列具体队列元素的组合，对应一个确定的排列，某一排列对应具体参数和约束条件动态递归的计算。
在本发明的一个实施例中，物料盒队列的位置交换参数可包括平移参数、镜像参数和平移镜像参数，并且平移镜像参数为平移参数和镜像参数的组合。此外，需要说明的是，物料盒队列的位置交换参数具体用于表示物料盒队列位置的平移、镜像和平移镜像操作，以及平移、镜像和平移镜像操作的过程和次数。下面将结合图2具体阐述本发明的物料盒队列位置的平移、镜像和平移镜像操作的含义。
具体地，如图2所示，物料盒队列可包括物料盒队列1和物料盒队列2，每个队列包含n个对象。图2中轨道1、轨道2上各对象的布置为本发明实施例的位置交换操作输出队列的形式，一轴上各对象的布置为本发明实施例的位置交换操作输入队列的形式。图2中二轴为镜像对称轴，三轴为平移轴，通道为位置交换操作过程中的轨迹，用虚线表示，物料盒队列1与物料盒队列2关于二轴镜像对称，物料盒队列1沿三轴平移至物料盒队列2的位置。更具体地，在轨道1和轨道2上，物料盒队列1中的对象1对物料盒队列2中的对象2n、以及物料盒队列1中的对象n对物料盒队列2中的对象n+1可表示物料盒队列位置的镜像；物料盒队列1中的对象1到物料盒队列2中的对象n+1、以及物料盒队列1中的对象n到物料盒队列2中的对象2n可表示物料盒队列位置的平移。在队列1中，轨道1上的对象1到一轴上的对象1、轨道1上的对象n到一轴上的对象n可表示物料盒队列位置的平移镜像；同样地，在队列2中，轨道2上的对象n+1到一轴上的对象n+1、轨道2上的对象2n到一轴上的对象2n也表示物料盒队列位置的平移镜像。其中，物料盒队列1中对象1到对象n、以及物料盒队列2中对象n+1到对象2n的位置交换的次序可表示为物料盒队列对象的排列，并且一个物料盒队列的位置交换过程可表示为一组位置交换条件的变化过程；此外，物料盒队列的位置交换参数的变化次数可用于表示位置交换条件中的位置交换数量。
更具体地，平移参数可通过下列公式计算：
其中，为第 i个物料盒队列位置交换条件的平移参数，为物料盒队列位置交换期间的个体位置交换距离，为物料盒队列位置交换期间的个体位置交换时间；
镜像参数可通过下列公式计算：
其中，为第 i个物料盒队列位置交换条件的镜像参数，为物料盒队列位置交换期间的一轴对称方程，为物料盒队列位置交换期间的二轴对称方程，为物料盒队列位置交换期间的三轴对称方程， a、 b、c分别为一轴、二轴、三轴的方向矢量参数；
平移镜像参数可通过下列公式计算：
其中，为物料盒队列位置的平移镜像参数，为物料盒队列位置的平移镜像的平移距离， k为物料盒队列的阶数， i为物料盒队列位置交换的次序。由此可知，物料盒队列的平移镜像操作为位置交换方向上的平移镜像；此外，需要说明的是，，即物料盒队列在镜像下，位置间距变动的平移距离是对应位置交换方向的平均平移距离的一半，能够反应位置交换距离的变化，其中，若，则表明满足位置交换条件的物料盒队列的位置可镜像操作；若，则表明可改变物料盒队列位置交换的方向。
在本发明的一个实施例中，可根据物料盒队列的位置交换条件对物料盒队列的平移镜像进行分别控制。
具体地，对第个物料盒队列的第  j个镜像而言，在轮询下当前的位置交换过程为，考虑前一次的位置交换过程、后一次的位置交换过程，则平移距离变化为，方向指示为，进一步考虑到初始位置交换状态以及受加速度约束的位置交换速度，可得到物料盒队列的位置交换过程的表达式可为：
其中， 为递归过程，为初始递归过程，为位置交换数量， 为位置交换速度，为子区间长度，为子区间历时，为子区间上下限。
此外，第 i个位置交换条件组合的位置交换数量为，具体表达式为：
其中，为第个位置交换队列的第次位置交换过程在位置交换期内的位置交换数量，为位置交换数量，为物料盒队列位置的平移镜像参数。
此外再有，第 i个位置交换的比较参数，包括平均距离和平均操作时间，具体表达式为：
其中，为平均距离，为平均操作时间，为位置交换距离，为许用位置交换时间， n为物料盒队列的位置交换数量。
需要说明的是，每次交换盒都涉及输入与输出的数量变动，数量变动既包含组合数的减少，也包含排列状态的变化，所以需要采用位置交换数量和比较参数作为计数基准，此外，由于原始输入离散的参数，约束条件是计算得到的，所以可作为约束条件是否得到满足的判断依据。
在本发明的一个实施例中，位置交换约束可包括物料盒队列位置交换的对称轴约束、速率约束、效率约束和组合约束。
其中，对称轴约束为之间的第 i次位置交换的对称轴约束，具体表达式为：
其中，、均为轴对称， k为物料盒队列的阶数；
位置交换速率约束的具体表达式为：
其中， V i 为第 i个物料盒队列的运行速率， S为物料盒队列的运行距离， t为物料盒队列的运行时间；
位置交换期的效率约束的具体表达式为：
其中，为关于时间表示的速度的效率，为第 i个物料盒队列的速度均值，为第 i个物料盒队列的平均速度；
位置交换参数的组合约束的具体表达式为：
其中，为最大的时间效率，为物料盒队列组合的位置交换平均时间，为物料盒队列组合的位置交换时间，为物料盒队列的阶数。
在本发明的一个实施例中，第二处理模块30中的位置交换函数的表达式为：
其中，（ Min） A i 为第 i个物料盒队列位置交换条件的位置交换函数，为第 i个物料盒队列位置交换条件的输出在位置交换过程的初速度，为子区间长度，为子区间历时。
在本发明的一个实施例中，第三处理模块40中的位置交换模型的表达式为：
其中， 为物料盒队列的位置分布的几何平均， X i 为物料盒队列中各位置的距离， n为物料盒队列的位置交换数量。
在本发明的一个实施例中，控制模块50可具体用于根据位置交换参数确定物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序，然后可根据物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序、以及位置交换约束和位置交换模型控制物料盒队列进行位置交换。其中，可根据位置交换参数中的平移参数和镜像参数的大小确定位置交换条件的数量，并可根据位置交换参数中的平移镜像参数的方向确定位置交换条件次序。
更具体地，可采用整体控制分组计算算法根据物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序、以及位置交换约束计算位置交换模型的可行解，以得到物料盒队列的位置交换结果。
举例而言，如图3所示，根据位置交换参数、位置交换模型和位置交换约束控制物料盒队列进行位置交换，包括以下步骤：
S501，采用整体控制分组计算算法，通过逐步引入位置交换约束，即逐步引入物料盒队列位置交换的对称轴约束、速率约束、效率约束，以及位置交换参数的组合约束，递归求解位置交换模型的初始可行解；
S502，根据对称轴约束进行位置交换计算，并判断该计算结果是否满足速率约束，若是，则执行步骤S503，若否，则修正参数，即降低交换速度，然后重新执行步骤S502；
S503，根据速率约束进行位置交换计算，并判断该计算结果是否满足效率约束，若是，则执行步骤S504，若否，则修正参数，即提高交换速度以提高交换效率，然后重新执行步骤S502；
S504，根据效率约束进行位置交换计算，并判断该计算结果是否满足位置交换参数的组合约束，若是，则输出该计算结果，若否，则修正参数，即将组合的数量计数减一，然后重新执行步骤S502。
其中，需要说明的是，步骤S502至S504中修正参数的参照为：步骤S502中的速率约束为遍历所有子集后的平均速率，即物料盒队列各对象的运动速率是动态的，变动范围是物料盒队列各对象间的距离与位置交换时间的比值的上下限，具体反映为平移镜像参数的变化；步骤S503中的效率约束为整体约束，具体范围是大于等于整体效率的平均值；步骤S504中的组合约束为物料盒队列各对象的组合数，具体范围不大于 。
下面将结合图2和图4具体阐述本发明的整体控制分组计算算法的计算过程。
如图4所示，本发明的整体控制分组计算算法的计算过程，包括以下步骤：
S01，获取物料盒队列的位置交换条件（n，s，p，te，tx，i，x，y，z，j）。其中，n为位置交换数量，s为位置交换距离，p为位置交换种类，te为位置交换时间，tx为位置交换间隔（许用位置交换间隔），i为位置交换主次序，j为位置交换子序号，x为位置交换一轴，y为位置交换二轴，z为位置交换三轴。
S02，确定物料盒队列的位置分布区间（a，b）和位置交换约束（m，v，η，c）。其中，a为下区间，b为上区间，m为对称轴约束，v为速率约束，η为效率约束，c为组合约束。
S03，计算位置交换模型的初始可行解，即待位置交换的物料盒队列的分布参数。
S04，初始化n=0，第0个待位置交换的物料盒队列到达时间等于0，第0个待位置交换的物料盒队列完成时间等于0。进入位置交换模式，进行物料盒队列的位置交换参数计算，然后执行步骤S05，其中，n为位置交换数量。
S05，n=n+1。该步骤后执行步骤S06，同时执行返回2。
S06，确定物料盒队列的抵达间隔DX。即物料盒队列抵达对应位置的参数，具体为物料盒队列抵达的时间差，或者说等待时间，第n个待位置交换的物料盒队列的等待时间表示为DXn。
S07，第n个待位置交换的物料盒队列到达时间等于第n-1个待位置交换的物料盒队列到达时间加DXn。
S08，判断第n个待位置交换的物料盒队列到达时间是否大于第n-1个的完成时间。若是，则执行步骤S09，若否，则循环嵌套地执行步骤S10-S11。
S09，第n个待位置交换的物料盒队列开始位置交换，使第n个的开始时间等于第n个的到达时间。
S10，第n个待位置交换的物料盒队列等待其前1个完成位置交换，使第n个的开始时间等于第n-1个的完成时间。
S11，第n个待位置交换的物料盒队列等待其前1+i个完成位置交换，使第n个的开始时间等于第n-（1+i）个的完成时间。在步骤S09、S10、S11之后，执行步骤S12。
S12，使第n个待位置交换的物料盒队列的等待时间等于第n个的开始时间减第n个的到达时间。在步骤S12之后，执行步骤S13。
S13，计算产生的位置交换间隔CX。即对象位置交换的始末参数，具体为对象位置交换的时间差。在步骤S13之后，执行步骤S14。
S14，计算完成时间，第n个待位置交换的物料盒队列的完成时间等于第n个的开始时间加CX。在步骤S14之后，执行步骤S15。
S15，计算在线时间，第n个待位置交换的物料盒队列的在线时间等于第n个的完成时间减第n个的到达时间。然后执行返回1。
S16，判断是否满足队列条件或遍历所有参数。若是，则执行步骤S17，若否，则执行步骤S07。
S17，输出结果，执行位置交换。
本发明的有益效果如下：
本发明能够考虑到全部的位置交换条件，并能够通过平移镜像参数反映位置交换条件的响应，从而能够保证位置交换结果和位置交换效率的确定性，并且具有较高的通用性和较高的可扩展性。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (4)

1.一种物料盒队列位置交换的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取物料盒队列的位置分布表和位置交换条件；
根据所述位置分布表和所述位置交换条件确定所述物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束；
根据所述位置分布表和所述位置交换参数构建所述物料盒队列的位置交换函数；
根据所述位置交换函数和所述位置交换约束构建所述物料盒队列的位置交换模型；
根据所述位置交换参数、所述位置交换模型和所述位置交换约束控制所述物料盒队列进行位置交换，
所述根据所述位置分布表和所述位置交换条件确定所述物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束，具体包括以下步骤：根据所述位置分布表和所述位置交换条件确定所述物料盒队列的组合；根据所述物料盒队列的组合确定所述物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束，
所述位置交换参数包括所述物料盒队列的平移参数、镜像参数和平移镜像参数，并且所述平移镜像参数为所述平移参数和所述镜像参数的组合，其中，
所述平移参数通过下列公式计算：
，
其中，为第个物料盒队列位置交换条件的平移参数，为所述物料盒队列位置交换期间的个体位置交换距离，为所述物料盒队列位置交换期间的个体位置交换时间；
所述镜像参数通过下列公式计算：
，
其中，为第个物料盒队列位置交换条件的镜像参数，为所述物料盒队列位置交换期间的一轴对称方程，为所述物料盒队列位置交换期间的二轴对称方程，为所述物料盒队列位置交换期间的三轴对称方程，
所述位置交换约束包括所述物料盒队列位置交换的对称轴约束、速率约束、效率约束，以及所述位置交换参数的组合约束，其中，
所述位置交换的对称轴约束通过下列公式计算：
，
其中，均为轴对称，为所述物料盒队列的阶数；
所述位置交换的速率约束通过下列公式计算：
，
其中，为第个物料盒队列的运行速率，为所述物料盒队列的运行距离，为所述物料盒队列的运行时间；
所述位置交换的效率约束通过下列公式计算：
，
其中，为关于时间表示的速度的效率，为第个物料盒队列的速度均值，为第个物料盒队列的平均速度；
所述位置交换参数的组合约束通过下列公式计算：
，
其中，为最大的时间效率，为所述物料盒队列组合的位置交换平均时间，为所述物料盒队列组合的位置交换时间，为所述物料盒队列的阶数，
所述位置交换函数的表达式为：
，
其中，（Min）A i 为第i个物料盒队列位置交换条件的位置交换函数，为第i个物料盒队列位置交换条件的输出在位置交换过程的初速度，为子区间长度，为子区间历时，
所述位置交换模型的表达式为：
，
其中，所述物料盒队列的位置分布的几何平均，为所述物料盒队列中各位置的距离，n为所述物料盒队列的位置交换数量，
所述根据所述位置交换参数、所述位置交换模型和所述位置交换约束控制所述物料盒队列进行位置交换，具体包括以下步骤：根据所述位置交换参数确定所述物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序；根据所述物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序、以及所述位置交换约束和所述位置交换模型控制所述物料盒队列进行位置交换。
2.根据权利要求1所述的物料盒队列位置交换的控制方法，其特征在于，所述位置分布表为2M2X10。
3.根据权利要求1所述的物料盒队列位置交换的控制方法，其特征在于，所述位置交换条件包括位置交换数量、位置交换距离、位置交换种类、位置交换时间、位置交换轴参数和位置交换间隔。
4.一种物料盒队列位置交换的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，所述获取模块用于获取物料盒队列的位置分布表和位置交换条件；
第一处理模块，所述第一处理模块用于根据所述位置分布表和所述位置交换条件确定所述物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束；
第二处理模块，所述第二处理模块用于根据所述位置分布表和所述位置交换参数构建所述物料盒队列的位置交换函数；
第三处理模块，所述第三处理模块用于根据所述位置交换函数和所述位置交换约束构建所述物料盒队列的位置交换模型；
控制模块，所述控制模块用于根据所述位置交换参数、所述位置交换模型和所述位置交换约束控制所述物料盒队列进行位置交换，
所述第一处理模块具体用于：根据所述位置分布表和所述位置交换条件确定所述物料盒队列的组合；根据所述物料盒队列的组合确定所述物料盒队列的位置交换参数和位置交换约束，
所述位置交换参数包括所述物料盒队列的平移参数、镜像参数和平移镜像参数，并且所述平移镜像参数为所述平移参数和所述镜像参数的组合，其中，
所述平移参数通过下列公式计算：
，
其中，为第个物料盒队列位置交换条件的平移参数，为所述物料盒队列位置交换期间的个体位置交换距离，为所述物料盒队列位置交换期间的个体位置交换时间；
所述镜像参数通过下列公式计算：
，
其中，为第i个物料盒队列位置交换条件的镜像参数，为所述物料盒队列位置交换期间的一轴对称方程，为所述物料盒队列位置交换期间的二轴对称方程，为所述物料盒队列位置交换期间的三轴对称方程，
所述位置交换约束包括所述物料盒队列位置交换的对称轴约束、速率约束、效率约束，以及所述位置交换参数的组合约束，其中，
所述位置交换的对称轴约束通过下列公式计算：
，
其中，均为轴对称，k为所述物料盒队列的阶数；
所述位置交换的速率约束通过下列公式计算：
，
其中，V i 为第i个物料盒队列的运行速率，S为所述物料盒队列的运行距离，t为所述物料盒队列的运行时间；
所述位置交换的效率约束通过下列公式计算：
，
其中，为关于时间表示的速度的效率，为第i个物料盒队列的速度均值，为第i个物料盒队列的平均速度；
所述位置交换参数的组合约束通过下列公式计算：
，
其中，为最大的时间效率，为所述物料盒队列组合的位置交换平均时间，为所述物料盒队列组合的位置交换时间，为所述物料盒队列的阶数，
所述位置交换函数的表达式为：
，
其中，（Min）A i 为第i个物料盒队列位置交换条件的位置交换函数，为第i个物料盒队列位置交换条件的输出在位置交换过程的初速度，为子区间长度，为子区间历时，
所述位置交换模型的表达式为：
，
其中，所述物料盒队列的位置分布的几何平均，为所述物料盒队列中各位置的距离，n为所述物料盒队列的位置交换数量，
所述控制模块具体用于：根据所述位置交换参数确定所述物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序；根据所述物料盒队列的位置交换组合和位置交换次序、以及所述位置交换约束和所述位置交换模型控制所述物料盒队列进行位置交换。
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