自动装配系统无死锁优化调度方法研究
批准号:
62103062
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李晓玲
依托单位:
学科分类:
系统工程理论与技术
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李晓玲
中文摘要
对装配系统调度问题的研究以往主要是针对含有无限中间缓冲区的制造系统,很少涉及堵塞、死锁或禁止状态等问题。但是现实生产中,制造系统的资源往往是有限的,使得其具有易死锁特征,导致现有的大多数调度策略难以直接应用。因此,针对易死锁自动装配系统建立无死锁调度策略,在学术研究和实际应用上都具有重要的意义。本项目主要研究确定性、非确定性自动装配系统的优化调度问题,实现系统在不同条件下无死锁调度策略的综合设计:首先,针对确定性系统建立无死锁智能优化算法和启发式搜索算法;其次,针对含有不可靠资源的自动装配系统,建立基于鲁棒死锁控制约束的无死锁动态调度算法;最后,针对含有多种不确定因素的自动装配系统,分析多种不确定事件对系统运行的干扰,建立基于状态检测与修复的无死锁动态调度算法。本项目设计的无死锁调度策略旨在保障系统在不确定事件发生前后都能持续、高效地生产运行,实现系统整体生产性能的优化。
英文摘要
Existing researches on the scheduling problem of assembly systems mainly focus on manufacturing systems with infinite intermediate buffers, and rarely consider the problem of blocking, deadlock, or forbidden states. However, in real-world manufacturing systems, the capacities of resources are usually limited, which makes the system prone to deadlock. As a result, it is difficult to directly apply most of the existing scheduling strategies to actual production systems. Therefore, it is of great theoretical and practical significance to establish deadlock-free scheduling strategies for deadlock-prone automated assembly systems (AASs). This project is dedicated to solving the scheduling problems of deterministic and non-deterministic AASs to achieve the goal of designing deadlock-free scheduling strategies for deterministic and non-deterministic AASs, respectively. First, we will establish deadlock-free intelligent optimization algorithms and heuristic search algorithms for deterministic AASs. Then, for AASs with unreliable resources, we will establish deadlock-free dynamic scheduling algorithms based on robust deadlock control constraints. Finally, for AASs with multiple kinds of uncertain factors, we will analyze the interference of various uncertain events on the operation of AASs, and establish deadlock-free dynamic scheduling algorithms based on the sate detection and repairing method. The deadlock-free scheduling strategies designed in this project ensure that the system can continuously and effectively operate before and after the occurrence of uncertain events, so as to optimize the overall production performance of AASs.
制造业是我国国民经济的支柱产业,打造具有国际竞争力的制造业是我国提升综合国力、建设世界强国的必由之路。目前,中国制造正处于升级转型的关键时期,以自动制造为核心的智能制造技术得到了难得的发展机遇。通过对自动制造系统进行有效的调度可以提高系统的生产效率、减少生产成本,从而提高制造企业的竞争力,因此针对自动制造系统的设计高效的控制策略和智能优化调度方法具有重要的研究和应用意义。.本项目的主要研究内容和结果如下:首先,针对具有柔性路径的易死锁自动装配系统的优化调度问题,建立了系统的Petri网模型,提出了混合离散哈里斯鹰优化算法和混合离散蛙跳算法以最小化系统的完工时间,并通过大量的仿真实验和对比分析验证了算法的有效性;其次,针对含有柔性路径的易死锁自动制造系统,基于系统的Petri网模型,定义了系统的赋时状态空间和压缩状态空间,提出了适用于小规模问题的具有最优性的A*算法和宽度优先搜索算法;同时,为了能够获得具备高优化能力和计算效率的调度算法,提出了基于压缩状态空间的混合启发式搜索算法,在基准算例上的仿真测试和与目前最先进的7种对比算法的对比验证了所提出算法的优越性,还验证了算法在不同类型实际制造系统的适用性和高求解性能。最后,针对含有不可靠资源的自动制造系统,研究资源故障对其运行行为的影响,并通过分析系统可达状态空间,建立了一种最优鲁棒控制策略,并通过实验验证了所提出鲁棒控制策略的有效性和优越性。本项目所提出的控制策略和调度方法丰富了制造系统控制和优化调度理论,为解决易死锁制造系统的优化调度问题提供新方法,为复杂工业制造系统的调度提供理论与方法参考。.在本项目的资助下共发表了相关学术论文8篇,其中SCI论文7篇(均为中科院一、二区),EI期刊论文1篇,获得了2023年陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖一等奖(排名第3),培养在读研究生4名。
硝态氮氨化菌群富集及其与部分反硝化协同的机制研究
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批准号:51808045
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2018
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负责人:李晓玲
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依托单位:
国内基金
海外基金