[发明专利]基于改进SPEA2算法求解多转速节能调度问题的方法

说明书

本发明公开了一种基于改进SPEA2算法求解机器多转速车间节能调度问题的方法，首先构建柔性作业车间节能调度问题模型：包括柔性作业车间节能调度问题描述、模型构建；采用基于自然数三段式编码，三段式编码分别为工序码、设备码和速度码；然后适应度赋值、环境选择，对非支配解集中的所有个体的所有目标函数值和拥挤度距离值，找出对应各个目标函数值最小的三个个体，定义为交界点，和拥挤度距离最大的一个个体，定义为稀疏点，交界点和稀疏点执行局部搜索操作，从而生成局部搜索子代种群，然后利用加权法选出最优妥协解。本发明解决了现有技术中存在的车间生产过程能耗过高问题。

技术领域

本发明属于作业调度技术领域，具体涉及一种基于改进SPEA2算法求解机器多转速车间节能调度问题的方法。

背景技术

在以往的车间生产调度研究中，主要针对机器转速恒定的车间节能调度问题进行研究，但随着科技的发展，出现了不少多功能机床设备，可以根据实际需要以不同速度来对不同零件进行加工。因此，考虑不同转速对于机器加工效果的影响，研究机器多转速条件下的多目标柔性作业车间节能调度问题，更加符合目前制造车间的生产实际和调度理论未来的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于改进SPEA2算法求解机器多转速车间节能调度问题的方法，解决了现有技术中存在的车间生产过程能耗过高问题。

本发明所采用的技术方案是，基于改进SPEA2算法求解机器多转速车间节能调度问题的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、构建柔性作业车间节能调度问题模型：包括柔性作业车间节能调度问题描述、模型构建；

步骤2、采用基于自然数三段式编码，三段式编码分别为工序码、设备码和速度码；采用随机方式生成规模为N的初始种群P₀，创建空的档案A₀，设置算法参数：当前迭代次数t，最大迭代次数t_max，交叉概率P_N，变异概率P_M；

步骤3、适应度赋值，计算当前种群P_t和外部档案A_t并集中所有个体的适应度；通过快速非支配排序构造非支配解集；

步骤4、环境选择：将当前种群P_t和外部档案A_t中所有的非支配解复制到下一代外部档案A_t+1，如果A_t+1的规模大于N，使用修剪策略修剪；如果A_t+1的规模小于N，加入P_t和A_t的支配解；

步骤5、对非支配解集中的所有个体的所有目标函数值和拥挤度距离值，找出对应各个目标函数值最小的三个个体，定义为交界点，和拥挤度距离最大的一个个体，定义为稀疏点，交界点和稀疏点执行局部搜索操作，从而生成局部搜索子代种群Q_t；

步骤6、利用加权法，从最优解集中选出一个解X^*作为最优妥协解，并对X^*执行学习操作，生成学习子代种群G_t；

步骤7、终止判断，如果t大等于t_max，输出最优妥协解X^*；反之如果t小于t_max，执行步骤8；

步骤8、遗传选择：用二元锦标赛从A_t+1+Q_t+G_t中选择N个个体作为父代种群L_t；

步骤9、令t＝t+1，转到步骤2继续往下执行。

本发明的特点还在于，

步骤1中柔性作业车间节能调度问题描述如下：