自动化码头AGV路径规划与防死锁应用研究

作     者：冯聪 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：王钊

授予年度：2019年

学科分类：12[管理学] 02[经济学] 0202[经济学-应用经济学] 1202[管理学-工商管理] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 020205[经济学-产业经济学] 08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 

主      题：AGV 路径规划 防死锁 Petri网 栅格法 设备控制系统 

摘      要：目前,随着全球贸易的日益增加,码头作为物流中枢承担着更多、更重要的角色,因此,加速全自动化码头的建设对于贸易往来量、降低人力成本、提高企业效益具有非常重要的意义。在码头物流运输中AGV（Automated Guided Vehicle,自动导航小车）负责将集装箱由指定位置运载到相应目的地,完成指定任务,所以AGV的路径规划以及防死锁问题是整个运输系统的重要部分。本文结合相关理论基础,对AGV运行过程中的路径规划以及防死锁进行研究。本文主要工作如下:首先,根据作业环境建立电子地图,针对获取单AGV最短路径的规划问题分别研究了Dijkstra算法以及A*算法两种获取最短路径的经典算法。通过分析两种算法的搜索路径的原理以及模拟生成的路径,对比得到在同时都能获取得到最短路径的情况下,Dijkstra获取的路径具有较少的拐点,从而能够降低AGV运行时间和功耗,提高运输效率。因此单AGV路径规划采用Dijkstra算法。其次,针对AGV运行时可能会遇到的死锁问题,利用Petri网算法进行防死锁研究,该算法属于区域控制算法,首先在某一场景下模拟AGV运行路径,并对该系统建立Petri网模型,然后,设计算法流程控制算法,利用Petri网控制算法进行防死锁的模拟实现,根据程序运行结果验证该防死锁算法的可行性。然后,又进行栅格法防死锁的研究,因为Petri网算法前置条件是要求一辆AGV占用一段路径,所以AGV运行效率是很低的。在栅格法中,假定一辆AGV可以占用多个栅格,采用预留图表的方法,根据构造的先后关系集合判断其是否出现死锁状态。通过模拟AGV运行,进行阻塞时间和AGV运行速度的数据对比,得出栅格法防死锁更适合应用到码头AGV防死锁的具体场景中。最后,根据某港码头现场环境、作业要求,在Visual Studio 2010编译器下利用C++编译语言进行设备控制系统软件的开发,主要功能为实现AGV运行作业界面、数据可视化。通过与实际工业环境数据进行联合调试,使得该设备控制系统适用于码头作业环境,有利于提高码头作业效率。