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仓储物流机器人多启发蚁群路径规划与避障

机械设计与制造 2024年

作者：刘元华李超群郭乙运青岛黄海学院国际商学院青岛海纳电气自动化系统有限公司青岛港国际股份有限公司中国海洋大学信息科学与工程学院

为了实现仓储物流机器人在动态环境下高效安全工作，提出了基于多启发蚁群算法的全局路径规划方法和基于滚动窗口的避障策略。针对仓储物流环境中的障碍物特点进行了分析和分类，建立了环境的动态栅格模型。为了提高蚁群算法初期搜索效... 详细信息

为了实现仓储物流机器人在动态环境下高效安全工作，提出了基于多启发蚁群算法的全局路径规划方法和基于滚动窗口的避障策略。针对仓储物流环境中的障碍物特点进行了分析和分类，建立了环境的动态栅格模型。为了提高蚁群算法初期搜索效率，给出了信息素的梯度分布初始化方法；同时引入距离启发因子和平滑启发因子，提出了多启发因群算法，并用于全局路径规划。根据机器人和工作人员不同的行为特点，制定了基于滚动窗口理论的动态避障策略。经验证，与传统蚁群算法比，多启发蚁群算法规划的路径长度更短、拐点更少、收敛更快；在仓储物流动态环境下，滚动窗口避障策略能够保证机器人沿较优路径安全行驶，证明了避障策略的可行性。

关键词：仓储物流机器人路径多启发蚁群算法滚动窗口动态栅格模型

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供应链系统的复杂适应性建模研究

供应链系统的复杂适应性建模研究

作者：郭乙运青岛大学

学位级别：硕士

随着科学技术的进步和生产力的发展,顾客的消费水平不断提高,企业间的竞争日益加剧,政治、经济、社会环境发生巨大变化,企业为了提高竞争力而采取的许多先进的制造技术和管理方法,如FMS、JIT、MRPⅡ。管理理念也由纵向一体化向横向一体... 详细信息

随着科学技术的进步和生产力的发展,顾客的消费水平不断提高,企业间的竞争日益加剧,政治、经济、社会环境发生巨大变化,企业为了提高竞争力而采取的许多先进的制造技术和管理方法,如FMS、JIT、MRPⅡ。管理理念也由纵向一体化向横向一体化转变,全球制造及由此产生的供应链管理是横向一体化管理思想的一个典型代表。供应链是由供应商、制造商、分销商、零售商,直到最终用户构成的网络。供应链是当前的一个热点研究领域,目前的研究方法多是采用传统还原论的方法,研究供应链系统中的某些局部问题,如库存、调度以及供应链的协调等问题,缺乏对供应链系统的整体行为的研究。从系统的角度对供应链整体行为的研究具有重要意义。供应链系统是一个典型的复杂适应系统,复杂适应系统理论与方法为供应链系统的研究提供了一条崭新的思路。本文以复杂适应系统理论为指导,对供应链系统的建模与优化问题进行了探讨,主要内容如下: 第一章为概述部分,对供应链的基本概念、研究现状、研究方法进行了详细的综述,指出了当前研究的不足之处,提出本文的研究动机和思路。第二章指出了供应网络的演化过程,提出了适应性供应网络的基本概念、特征及其使能技术,指出适应性供应网络是供应链发展的最新形式,适应性是提高供应网络竞争力的重要手段,深入研究适应性供应网络的相关问题具有重要意义。第三章讨论了复杂适应系统(complex adaptire system)理论基础与方法,包括CAS的概念,适应性主体的概念,刺激—反映模式描述的主体模型,回声模型(Echo)和SWARM仿真平台。第四章是本文的主要内容,具体分析了供应链的复杂适应性特征,指明了供应链是一典型的复杂适应系统;基于复杂适应系统理论,提出了供应链系统的复杂适应层次结构模型,然后提出了组成供应链实体的刺激-响应模型,并对模型的具体实现进行了研究,对其适应性学习机理进行了研究,最后建立了对该系统运作分析的基本框架。第五章研究供应链系统的动态结构调整问题,这是供应链系统适应环境变化的一个方面。对供应链系统动态结构调整的意义、原理、实现方法、步骤进行了详细说明,最后分别以一个二级和三级供应链为例对本章提出的方法进行了说明。本文的主要贡献在于建立了供应链系统的复杂适应性系统框架模型,提出了供应链系统的层次结构模型,建立了组成供应链系统实体的刺激-响应模型,详细探讨了其适应性学习机理与方法,建立了对该系统进行运作分析的基本原理和方法。本文方法的优点在于强调了组成系统的个体的主动性和能动性,很好的体现了个体之

关键词：供应链复杂适应系统适应性学习建模动态结构调整

基于智能自学习控制的船舶微电网预同步控制策略

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电力系统保护与控制 2023年第6期51卷 82-93页

作者：姚文龙裴春博池荣虎李博洋郭乙运青岛科技大学自动化与电子工程学院山东青岛266100 青岛科技大学机电工程学院山东青岛266100 中国海洋大学信息与工程学部山东青岛266106 青岛港国际股份有限公司山东青岛266005

针对船舶靠港期间微电网并网预同步控制过程的频率偏移越限问题,提出一种基于智能自学习控制的船舶微电网预同步控制策略。首先,通过利用已知虚拟同步发电机输出相角计算船舶微电网与船舶主电网之间的相位差。然后,基于改进的动态线性... 详细信息

针对船舶靠港期间微电网并网预同步控制过程的频率偏移越限问题,提出一种基于智能自学习控制的船舶微电网预同步控制策略。首先,通过利用已知虚拟同步发电机输出相角计算船舶微电网与船舶主电网之间的相位差。然后,基于改进的动态线性化方法将离散后相位差非线性系统转化为紧格式局部线性化数据模型。之后,根据数据模型设计智能自学习虚拟同步发电机预同步控制算法。最后,通过船舶虚拟同步发电机预同步过程中功频下垂系数的自适应调整避免船舶微电网输出频率的偏移越限。通过对比仿真实验,所提控制策略可实现快速平滑的并网预同步控制并有效规避了频率越限,实现了船舶本地异步电机负载的正常稳定工作,验证了该控制策略应用于靠港船舶微电网的优越性和精确性。

关键词：船舶微电网船舶岸电系统虚拟同步发电机智能自学习控制预同步控制频率越限

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标注Petri网的最小代价计划序列估计

计算机科学与探索 2021年第7期15卷 1350-1358页

作者：周广瑞徐淑琳郭乙运鲁法明岳昊青岛大学复杂性科学研究所山东青岛266071 山东省工业控制技术重点实验室山东青岛266071 青岛港国际股份有限公司山东青岛266011 山东科技大学计算机科学与工程学院山东青岛266590

针对制造系统的标注Petri网模型,提出一种基于回溯法估计系统最小代价计划序列的算法。已知标注Petri网模型的网结构与初始标识,根据给定的标注序列划分搜索阶段,每个标注对应的代价较小的变迁优先发生。按此规则观测到所有的标注后,对... 详细信息

针对制造系统的标注Petri网模型,提出一种基于回溯法估计系统最小代价计划序列的算法。已知标注Petri网模型的网结构与初始标识,根据给定的标注序列划分搜索阶段,每个标注对应的代价较小的变迁优先发生。按此规则观测到所有的标注后,对应的变迁发生序列代价的加和为最小总代价,并储存最小代价计划序列及总代价。按照深度优先策略遍历解空间树,以当前最小总代价为约束条件,剔除其他路径中不必搜索的标识以及变迁发生序列,缩小搜索空间。通过实例验证了该方法的可行性,与动态规划法执行结果相比,提出的方法能够实现更少的计算量和更高的工作效率。

关键词：离散事件系统标注Petri网回溯法最小代价计划序列

基于混合修正策略的随机时间车辆路径优化方法

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交通运输工程与信息学报 2021年第4期19卷 87-97页

作者：马俊张纪会郭乙运青岛大学复杂性科学研究所青岛266071 山东省工业控制技术重点实验室青岛266071 青岛港国际股份有限公司青岛266071

针对带有随机旅行时间、随机服务时间及时间窗约束的车辆路径问题,建立了带修正策略的随机规划模型,并给出了两阶段求解方法。第一阶段运用改进遗传算法获取先验路径,第二阶段采用两种混合修正策略(分别记为A、B)调整“失败”的先验路... 详细信息

针对带有随机旅行时间、随机服务时间及时间窗约束的车辆路径问题,建立了带修正策略的随机规划模型,并给出了两阶段求解方法。第一阶段运用改进遗传算法获取先验路径,第二阶段采用两种混合修正策略(分别记为A、B)调整“失败”的先验路径。混合修正策略A(B)通过随机模拟实验判断对当前顾客的延迟服务(对下一顾客的服务)是否会对该路径后续顾客造成大规模延迟服务,并采取相应的调整措施。基于Solomon算例进行了仿真实验,对小规模算例将仿真结果同CPLEX求解结果作对比;对大规模算例将仿真结果同已知最优解作对比。结果表明:所给算法可获得小规模算例的精确解,大规模算例的近似最优解。同时,对比不同策略下的仿真结果表明两种混合修正策略具有优越性,研究结果对随机车辆路径问题的求解具有一定的参考意义。

关键词：物流工程车辆路径随机旅行及服务时间随机规划混合修正策略改进遗传算法

考虑客户分类的随机时间车辆路径优化模型与算法

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计算机应用研究 2022年第7期39卷 1979-1984页

作者：马俊张纪会郭乙运青岛大学复杂性科学研究所山东青岛266071 青岛大学山东省工业控制技术重点实验室山东青岛266071 青岛港国际股份有限公司山东青岛266011

针对一类考虑客户分类、随机旅行时间、随机服务时间及时间窗约束的车辆路径问题构建了机会约束规划模型,该模型考虑两类客户(普通客户与优质客户),并通过添加机会约束条件确保优质客户获得准时服务的概率。同时,设计了变邻域迭代局部... 详细信息

针对一类考虑客户分类、随机旅行时间、随机服务时间及时间窗约束的车辆路径问题构建了机会约束规划模型,该模型考虑两类客户(普通客户与优质客户),并通过添加机会约束条件确保优质客户获得准时服务的概率。同时,设计了变邻域迭代局部搜索算法,并给出了一种基于最小等待时间的初始解生成启发式规则。基于Solomon算例进行了多组仿真实验。仿真实验结果表明,所设计生成初始解的启发式规则是有效的;所给算法能够在短时间内找到确定问题和随机问题的近似最优解;客户比与车辆使用数目呈正相关关系。研究结果对解决资源有限条件下克服随机不确定性因素带来的不利影响、保证客户服务水平等问题有一定的参考意义。

关键词：车辆路径客户分类随机旅行及服务时间机会约束变邻域迭代局部搜索

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港口物流集装箱调度效率优化仿真研究

计算机仿真 2016年第1期33卷 340-343页

作者：杜振宫会丽张蕾郭乙运中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛港国际股份有限公司山东青岛266011

研究提高集装箱调度水平、降低物流成本是港口物流管理的重要任务。装箱优化问题解决对提高配送业务的自动化水平、工作效率有重要意义。针对目前企业装箱调度过程中存在的货物约束规则多且数目大、空间利用不合理,装载方案效率偏低,装... 详细信息

研究提高集装箱调度水平、降低物流成本是港口物流管理的重要任务。装箱优化问题解决对提高配送业务的自动化水平、工作效率有重要意义。针对目前企业装箱调度过程中存在的货物约束规则多且数目大、空间利用不合理,装载方案效率偏低,装箱经验依赖程度较高等问题,提出了将遗传算法中的自然选择操作与优化惯性权重参数后的粒子群算法进行有效结合的混合优化算法。通过仿真,上述算法在满足多约束规则下的空间利用率达92.7%,在开放式基准测试问题试验的数值基础上并参考Maxload Pro知名装箱软件体验,表明改进算法的集装箱调度效率较高,实现了空间利用率与约束性能的有效的改善。

关键词：集装箱调度约束性能空间利用率遗传算法改进粒子群算法

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基于深度信念网络的集装箱字符识别方法

计算机工程与设计 2016年第3期37卷 742-745页

作者：宋春静丁香乾郭乙运中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 中国海洋大学信息工程中心山东青岛266100 青岛港国际股份有限公司山东青岛266011

针对集装箱表面凹凸折纹和光照不均带来的字符识别效率急剧下降的问题,提出一种基于深度信念网络的集装箱字符识别方法。通过对图像进行灰度化和拉普拉斯边缘检测处理,完成对图像的预处理;对预处理图像进行水平投影和连通域分析,实现字... 详细信息

针对集装箱表面凹凸折纹和光照不均带来的字符识别效率急剧下降的问题,提出一种基于深度信念网络的集装箱字符识别方法。通过对图像进行灰度化和拉普拉斯边缘检测处理,完成对图像的预处理;对预处理图像进行水平投影和连通域分析,实现字符分割提取;利用深度信念网络模型对字符进行深度学习。设计两个由3层的限制玻尔兹曼机网络和一层的BP神经网络组成的网络模型,分别对集装箱上的字母和数字进行识别,有效提高相近字符的识别效率。实验结果表明,较传统的图像识别方法,该网络模型提高了集装箱字符识别的准确率,兼顾了集装箱字符识别的稳定性和实时性要求。

关键词：字符识别限制玻尔兹曼机深度信念网络模板匹配 BP网络

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集装箱码头设备配置与作业调度集成优化研究

计算机工程与应用 2022年第10期58卷 263-275页

作者：仲昭林孔珊张纪会郭乙运青岛大学复杂性科学研究所山东青岛266071 山东省工业控制技术重点实验室山东青岛266071 青岛港国际股份有限公司山东青岛266011

合理配置与调度自动化集装箱码头岸桥、场桥和AGV(automated guided vehicle)等设备对提高码头作业效率,减少能耗具有重要意义。在集装箱码头缓冲区容量有限的条件下,结合AGV路径无冲突约束,建立了以最小化船舶在港时间和最小化总能耗... 详细信息

合理配置与调度自动化集装箱码头岸桥、场桥和AGV(automated guided vehicle)等设备对提高码头作业效率,减少能耗具有重要意义。在集装箱码头缓冲区容量有限的条件下,结合AGV路径无冲突约束,建立了以最小化船舶在港时间和最小化总能耗为目标的多目标混合整数规划模型,并设计了双层遗传算法求解方法。以某市自动化集装箱码头为例,针对不同集装箱作业规模和决策目标进行仿真实验,对不同AGV路径冲突避免策略下的运行能耗进行比较。结果表明,以最小化船舶在港时间和最小化能耗为目标的AGV联合调度可在不发生路径冲突的前提下显著提高码头运行效率,降低能耗。

关键词：自动化集装箱码头改进遗传算法多目标规划路径冲突 AGV调度