欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13336804447 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13336804447
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 201811655018X
申请人: 安徽师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-08-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.基于量子候鸟优化算法求解无等待流水调度问题的方法,其特征在于:包括如下步骤:S1、分析无等待流水调度问题;

S2、运用量子候鸟协同优化算法在无等待流水调度的约束条件下求解;

S3、得出各规模工件的生产次序及对应的最大完工时间。

2.如权利要求1所述的基于量子候鸟优化算法求解无等待流水调度问题的方法,其特征在于:在步骤S1中分析无等待流水调度问题的方法为:S11、n个工件在m台机器上加工,所有工件在各机器上的加工路线均相同;

S12、某一时刻一个工件只能在一台机器上加工,一台机器在某一时刻只能加工一个工件,同一工件在相邻两道工序之间没有等待时间,每个工件在每道工序的加工时间已知;

S13、安排各工件的生产次序,使得调度指标最小,所述调度指标是指最大完工时间。

3.如权利要求2所述的基于量子候鸟优化算法求解无等待流水调度问题的方法,其特征在于:步骤S13中调度指标计算方法为:S131、设工件数为{1,2,…,n}和机器数为{1,2,…,m},Pu,v为工件u在机器v上的加工时间,u∈{1,2,…,n},v∈{1,2,…,m};

S132、Ck,i为机器i上第k个工件的完工时间,k∈{2,…,n};

S133、π为工件按照一定加工次序形成的序列,记为{π1,π2,…πk},由于受到工件加工过程无等待的约束,相邻的工件πk-1和πk之间存在一个开工时间差,记为 Cmax(π)为序列π的最大完工时间;

S134、开工时间差的计算公式为:

最大完工时间计算公式为:

通过求得各工件之间的开工时间差 并运用Cmax(π)公式即可求出目标值最大完工时间。

4.如权利要求2所述的基于量子候鸟优化算法求解无等待流水调度问题的方法,其特征在于:量子候鸟协同优化算法求解方法包括如下步骤:S21、初始化参数:种群大小ps,最大迭代次数Umax,邻域解个数Cnum,候鸟群体左翼数组Lp[m1],候鸟群体右翼数组Rp[m2],巡回次数K,分享邻域解个数Snum;

S22、初始化种群,随机生成ps个个体{x1,x2,…,xps};

S23、对初始化的种群中的ps个个体执行量子双链编码种群,并引入量子旋转门,然后对量子候鸟编码采用LOV规则生成ps个序列π={π1,π2,…,πn},π为工件按照一定加工次序形成的序列;

S24、对调度序列π执行变异的FL算法进行优化并对优化后的ps个序列进行目标值排序,将目标值最小的序列作为初始解π′;

S25、令U=1,2,…,Umax开始进入迭代循环操作;

S26、令巡回次数V=1,2,…,K开始进入巡回循环操作;

S27、令π′为领飞鸟的解,用IG算法对初始解π′对应的序列进行处理生成:领飞鸟的邻域解集合LBc,LBc={N1,N2,…NCnum};领飞鸟的Cnum个邻域解中Nbest的目标值最小,记为Min{N1,N2,…NCnum},其中邻域解对应的是各个工件的序列;

S28、将领飞鸟的Cnum个邻域解中的最小目标值Nbest:Min{N1,N2,…NCnum}与初始解π′:{π1,π2,…,πn}比较目标值,若小于初始解的目标值则将初始解π′替换成Nbest;

S29、将集合LBc中未被使用的邻域解按照目标值由小到大排序,按由小到大顺序依次取2Snum个邻域解随机填入左集合Sn_L[]和右集合Sn_R[]中,使得两个集合都包含Snum个邻域解;

S30、令m1=1,2,…,(ps-1)/2,依次循环进入S31步骤循环,生成数组Lp;

S31、随机使用交换函数Swap和插入函数Insert的方法生成候鸟左翼数组Lp[m1]的Cnum–Snum个邻域解,然后和左集合Sn_L合并构成Lp[m1]的邻域解集合FBc[m1];将邻域解集合FBc[]里最大完工时间最小的序列赋值给Nbest,即Nbest=Min(Cmax(FBc[]));若加工序列Nbest对应的最大完工时间小于左翼数组Lp[m1]序列的最大完工时间,即Cmax(Nbest)

S32、令m2=1,2,…,(ps-1)/2,依次循环进入S33步骤循环,生成数组Rp;

S33、随机使用交换函数Swap和插入函数Insert的方法生成候鸟右翼数组Rp[m2]的Cnum–Snum个邻域解,然后和Sn_R[]合并构成Rp[m2]的邻域解集合FBc[m2];将邻域解集合FBc[m2]里最大完工时间最小的序列赋值给Nbest,即Nbest=Min(Cmax(FBc[]));若加工序列Nbest对应的最大完工时间小于右翼数组Rp[m2]序列的最大完工时间,即Cmax(Nbest)

S34、判断V是否循环至K,若是执行下一步,否则进入S26步骤进行迭代;

S35、分别求数组Lp和Rp的最大完工时间Cmax,将其对应最大完工时间Cmax最小的Lp[A],Rp[B]分别赋值给左右两翼数组的首个解Lp[1],Rp[1],比较左右两翼的首个解Lp[1]和Rp[1]的最大完工时间Cmax,将较小者作为领飞鸟,旧的领飞鸟自动回至所在翼的尾部;

S36、输出领飞鸟的解作为工件加工序列,求出加工序列对应的最大完工时间;

S37、判断U是否循环至Umax,若是,则量子候鸟协同优化算法结束,否则进入S25步骤进行迭代。

5.如权利要求4所述的基于量子候鸟优化算法求解无等待流水调度问题的方法,其特征在于:S23中量子双链编码包括如下步骤:S231、流水调度问题中的解为所有可能形式的作业排列,量子个体中的每个量子位可代表一个作业,且 的概率符用量子角的形式表示,即因此,量子比特可以由圆上的一点P(cos(θ),sin(θ))描述,长度为n的量子个体即种群个体q由n个量子位组成,q可描述为:群体初始化时,量子角θj(1≤j≤n)在[0,2π]内随机生成。

6.如权利要求4所述的基于量子候鸟优化算法求解无等待流水调度问题的方法,其特征在于:在步骤S23中,采用量子旋转门包括如下步骤:S232、量子旋转门是根据当前最优解变化自适应调整旋转角Δθ,使算法的进化方向趋于当前最优解方向,避免算法提前收敛,量子候鸟优化算法中用于更新量子比特相位的量子旋转门为:更新过程即为:

在S231步骤中由n个量子位组成的种群个体q可描述为:

每个种群个体q即代表一种加工序列。

7.如权利要求4所述的基于量子候鸟优化算法求解无等待流水调度问题的方法,其特征在于:在步骤S23中,采用LOV规则包括如下步骤:S233、对于候鸟种群中的每个个体xi(1≤i≤ps)即代表S231步骤中的q,由量子编码过程后得出的量子种群数组,得出的一系列值进行降序排列;

S234、对排序后的序列依次搜索每个序号对应其排序前的量子种群位置,将初始作业顺序{j1,j2,…,jn}按顺序插入,即得出解码为调度序列{π1,π2,…,πn}。

8.如权利要求4所述的基于量子候鸟优化算法求解无等待流水调度问题的方法,其特征在于:在步骤S24中,采用FL算法包括如下步骤:S241、对于j∈{1,2,3,…,ps},计算各种群的Cmax值,取最小的种群个体的初始排列π0={π0(1),π0(2),…π0(n)};

S242、取出π0的前两个工件π0(1)和π0(2),将其排序得到两个部分调度{π0(1),π0(2)}和

0 0

{π(2),π(1)},分别评价这两个部分调度的Cmax值,将较好的部分排列作为当前调度,记为π=(π(1),π(2)),令k=3;

S243、取出π0的第k个工件π0(k),将其分别插入到π的所有位置l,1≤l≤k,共得到k个部分排列,评价所得部分排列,并将Cmax最小的部分排列作为当前调度π;

S244、令i=1,2,…,k-1和i′=i+1,i+2,…,k,分别交换当前调度π的π(i)和π(i′),共得到k×(k-1)/2个邻域解,评价这些邻域解,令具有最小目标值的邻域解为π″,如果Cmax(π″)

S245、令k=k+1,如果k≤n,则转至S243步骤;否则输出π,算法结束。

9.如权利要求4所述的基于量子候鸟优化算法求解无等待流水调度问题的方法,其特征在于:在步骤S24中,对优化后的序列进行目标值排序解释如下:S246、对使用FL算法处理后的ps个序列求Cmax值,并按照其值进行排序,将最小的值对应的π′作为初始解。

10.如权利要求4所述的基于量子候鸟优化算法求解无等待流水调度问题的方法,其特征在于:在步骤S27中,运用IG算法包括如下步骤:S271、首先参考相关实验数据,根据分析结果设定一个合适的参数值d,作为序列工件删减的个数;

S272、对当前的领飞鸟序列πled={π1,π2,…,πn},随机删减序列πled中的d个工件,并将被删减的这d个工件依次存入序列πd中,πled删减d个工件之后的序列记为π″′={π1,π2,…,πn-d};

S273、将πd中的第一个工件插入π″′中的所有空位,分别评估计算插入工件后序列的最大完工时间,保留最大完工时间最短的序列作为新的π″′;

S274、然后再按照S273步骤中相同的操作依次插入πd中剩下的工件,直至把πd中所有的工件都插入序列,将最大完工时间最短的序列作为领飞鸟序列πled的一个邻域解;

S275、若生成的邻域解个数小于Cnum,重复S272,S273,S274操作,否则操作停止;

S276、完成上述操作后,即可生成领飞鸟的邻域解集合LBc[]。