[发明专利]基于改进银行家算法的自动小车存取系统动态调度方法

说明书

技术领域

本发明属于物流领域，尤其涉及一种智能立体仓储系统，即AVS/RS(自动小车存取系统)的动态调度方法。

背景技术

智能立体仓储系统是现代生产物流系统中的重要环节，其运行效率直接影响到物流供应链的效率。AVS/RS(自动小车存取系统)是一种新型的智能立体仓储系统，是未来智能化立体仓库发展及应用的趋势，它弥补了传统立体仓库中堆垛机只能为单一巷道服务，且当堆垛机发生故障时无法进行出入库作业从而影响仓库的整体作业效率等缺点。由于系统中的作业任务大多为跨层任务，即需要轨道引导小车借助升降电梯到达目标层。因此，当系统完成轨道引导小车的任务分配后，根据各小车的目标货位为其指定作业路径，包括水平路径和垂直路径，从而防止出现小车路径发生冲突或者系统拥塞等现象。

目前国内基于AVS/RS系统中轨道引导小车出入库作业调度的方法主要基于以下两个方面：一是：根据小车进行出入库作业任务队列的特征，建立相应的数学模型，并利用群智能优化算法对模型进行求解，得到以任务总完成时间为调度优化目标的小车作业路径，但上述方法只是针对单个轨道引导小车的作业路径进行讨论，并未考虑到小车之间的影响，如碰撞，冲突等问题。二是：针对轨道小车运行路径的锁死问题，提出小车出入库作业路径防死锁控制方法，但是系统中小车的路径是固定的，降低了小车可用路径的选择空间，且只含有一台升降机。因此，对于含有多个升降机的AVS/RS系统小车路径规划问题，需要对垂直路径进行考虑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实时性强、可靠性高、移植成本低的自动小车存取系统动态调度方法。

本发明采用如下技术方案解决其技术问题：一种基于改进银行家算法的自动小车存取系统动态调度方法，包括以下步骤：

S1、采用无向图为仓库建模，模型包括货架的层信息、各层货架的轨道信息、节点信息和弧信息，节点为轨道上设置在特定位置处的标识点，相邻两节点之间的路径称为弧；

S2、自动小车存取系统将任务分配给轨道引导小车，且根据目标货位给定轨道引导小车最短运行路径，不考虑小车之间发生碰撞等不安全情况；

S3、对各轨道引导小车的作业过程进行动态调整，该步骤包括：

S3-1、定义资源矩阵，资源矩阵包括系统弧矩阵T、各轨道引导小车的路径弧矩阵N_i及各轨道引导小车当前占用弧矩阵H_i，得到可用弧矩阵A＝T-(H₁+H₂…H_n)，i∈n，n表示轨道引导小车数量，轨道引导小车的路径弧矩阵N_i为弧的系列；

S3-2、对资源矩阵N_i、H_i及A按照轨道引导小车的作业过程进行实时更新；

S4、利用资源矩阵对各轨道引导小车的作业路径进行防冲突检测：在轨道引导小车到达下一段弧起始节点前进行检测，若该弧出现冲突，则将冲突弧资源授权优先到达的轨道引导小车。

作为本发明的优选实施方式：步骤S1中，以任意两条轨道的交点作为分界点将轨道分段，每段为一条所述的弧，弧的两端点为所述的节点，该弧的划分方式，不仅大大减小了计算量，而且可以有效地避免轨道引导小车锁死问题。

步骤S1中所述无向图用矩阵G(M，A)表示，M＝{m₁，m₂…m_m}为节点序列，A＝{a₁，a₂…a_q}为弧的权重序列，权重序列与弧的长度相关，矩阵G为与弧一一对应的弧邻接矩阵，其行数和列数等于仓库单层包含的节点的数量。

步骤S4中在轨道引导小车到达下一段弧起始节点前进行检测，是在轨道引导小车距离下一段弧起始节点安全距离时进行检测，进一步防止碰撞、冲突等问题的发生。具体，根据资源矩阵和轨道引导小车的运行速度(轨道引导小车Z向速度以升降电梯的升降速度计)及无向图G中记载的弧的权重系数进行计算。

步骤S2中根据目标货位给定轨道引导小车最短运行路径，所述最短运行路径的获取从记录有任意两个节点之间的最短路径的路径库中获取，以便减少轨道引导小车运作过程中的计算量，有利于使自动小车存取系统运行更加流畅，对于轨道引导小车的一次出/入库任务，要求给出两个阶段的路径，一是：装载路径，即从当前位置至待装载货物所在位置，二是：卸载路径，即从待装载货物所在位置至货物的终点位置。