1.一种应用于码头AGV的调度优化方法,基于单悬臂场桥与自动导引车AGV相互协同作业得以实现,单悬臂场桥两两相对布局,场桥内车道包括悬臂下的作业车道和中间的两条运输车道;四个车道流向从上到下分别为双向、单向向海侧、单向向陆侧、双向;陆侧根据需要布置集卡作业交互区;单悬臂场桥与AGV交互作业发生在场桥悬臂侧,每个AGV的任务由集装箱的起点和终点决定;其特征在于,具体实施包含以下步骤:步骤1:单悬臂场桥与自动导引车AGV相互协同作业的方式,构建两阶段的算法优化模型;所述两阶段的算法优化模型的一阶段以最短时间为优化目标建立单悬臂场桥和AGV的优化调度模型,二阶段为AGV路径规划模型;
所述步骤1中的单悬臂场桥与AGV相互协同作业的两阶段的算法优化模型具体如下:场桥内所有集装箱完成工作所需最短时间:其中,T为时间段集合,
场桥开始工作时位置的决策变量为:其中,K
场桥工作时的连续移动过程:
其中,
每个集装箱的调度时间计算公式如下:其中,n为场桥当前作业的集装箱,n∈N场桥k
其中,n'为场桥下一作业的集装箱;b码头上的每个场桥在初始工作时,作业的集装箱时间约束为:两个集装箱n和n'在场桥上连续交叉作业时所在停车位的时间约束为:其中,t
场桥完成这批集装箱所需工作总时间:其中,
上述式中,
上述式中,
步骤2:对步骤1中一阶段模型提出改进模拟退火算法IGSAA进行求解,使得一阶段计算过程中接受低适应度解,不会陷入局部最优解,提高搜索范围;
所述步骤2中的改进模拟退火算法IGSAA的具体方法为:第1步:编码,对一阶段模型求出来的解进行编码,设计三行染色体,染色体的长度代表优化后的集装箱区待作业的集装箱数量,第一行表示集装箱的编号,第二行表示进行作业的单悬臂场桥,第三行表示AGV的停车位;
第2步:生成初始解,每一行的集装箱按照其任务序列进行排序,检测空置的单悬臂场桥并选择,由此生成一个初始解个体,组成初始种群;
第3步:适应度值计算,使用评价指标对初始种群的个体进行筛选,对选出的个体进行适应度值计算,公式如下:其中,F(S
第4步:交叉变异,使用较小交叉率和较大变异率防止陷入局部最优,维持目前较高的适应性群体;交叉率P其中,t为当前迭代次数;T为最大迭代次数;c为随机数c∈[0,1],使得进化得以随机化;P第5步:模拟退火邻域操作,对前两行基因分别、独立的随机选取两个位置,对两个位置进行基因值交换,第三行的基因值随机选取,生成新的基因;
第6步:自适应Metropolis准则,重新选择最后解,将当前目标值和之前的目标值进行对比,以exp(-dC/T0)的概率计算方式选择最优解,其中,dC为目标函数的差值,T0为解的均值;
步骤3:对步骤1中二阶段建立的改进最短运行时间的多AGV无冲突路径规划数学模型,提出改进无冲突路径规划策略,实现码头多AGV无冲突路径规划;
改进最短运行时间的多AGV无冲突路径规划数学模型,具体步骤如下:所有AGV完成集装箱运输任务的最短时间:T
其中,u表示工作过程中AGV行驶的第u个路段,u∈[1,GT
其中,q
T
其中,t
T
T
T
其中,t
T
T
其中,t
T
T
其中,t
改进无冲突路径规划策略,具体实施如下:改进动态避障策略是确定避障等待的AGV及其停止等待的时间和空间位置,通过全局避障实现无冲突路径规划,考虑到AGV有载物和空载两种状态,当两个AGV产生冲突时,判断两个AGV的载重情况,优先避让载物AGV;若两个AGV均载物,考虑最短工作时间的AGV,完成工作所需时间短的AGV优先通行。