柔性制造系统刀具流动态调度的研究.pdf

柔性制造系统刀具流动态调度研究工学博士学位论文博士研究生:赵丹指导教师:张家泰教授学科、专业:机械设计及理论学位级别:工学博士所在单位:机电工程学院论文提交日期:论文答辩日期:学位授予单位:哈尔滨工程大学分类号:密级:编号:,
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涨营泰作者壑蔲『年拢日哈尔滨工程大学学位论文原创性声明学位论文授权使用声明琭晟拢日年耭叭本论文驮谑谟柩缓蠹纯煽谠谑谟柩鲈潞本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者┳:日期:。!本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。口解密后晒檀笱徒挥泄夭棵沤斜4妗⒒惚嗟取日期导师┳:~、●
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摘要刀具流调度是柔性制造系统鞫鹊闹匾W槌刹糠郑現的生产效率和系统柔性在很大程度上取决于刀具流的合理规划。当前刀具流的调度理论与算法还十分有限,实际运行中的刀具流自动化水平也较低,这种现状已经在较大程度上影响了芰Φ慕徊椒⒒樱虼耍A颂岣呦低车淖芴寮庸ば阅芎统浞址⒒覨本身的柔性,进行更深入的刀具流调度研究具有重要的理论价值和实际意义。本文以械毒吡鞯鞫任Q芯慷韵螅治隽说毒吡鞫鞫妊芯康谋匾P裕回顾了刀具流调度理论的研究现状,研究了泄ば虮傅队牍げ奖傅读街智况下的刀具流调度问题,并对刀具流调度过程中的死锁检测和死锁避免等关键技术问题进行了深入分析。首先,结合面向对象技术和砺鄯直鹞狥生产中的工序备刀情况和工步备刀情况建立了调度仿真模型。该模型不仅包括了工件流,同时还重点考虑了刀具流进程,并将机床故障与刀具失效作为一个组成部分包括进来,从而准确方便地描述了考虑刀具流的诵懈鞲龌方冢:笮牡毒吡髌舴⑹降鞫妊芯康於嘶其次,在以往工序备刀前提下的刀具流无死锁调度工作基础上,进一步将刀具寿命考虑进来,从而丰富和完善了现有刀具流相关调度理论与技术。采用图论方法建立了扩展的刀具申请分配图,并将其和刀具流死锁联系起来,从图论角度深刻揭示了刀具流死锁本质。在扩展的刀具申请分配图基础上,建立了刀具流死锁判定定理和非死锁图的性质定理。提出了两层死锁避免策略,分别用于机床选工序和刀具分派两模块的死锁控制,实例分析表明了该策略的合理性和可行性。在刀具分派决策中充分考虑了刀具流对工件流效率的影响,提出了目标机床当前加工完成时间最早规则。实验结果表明该规则能够有效地减少机床的刀具等待时间,提高了系统的生产效率。将两层死锁避免策略与调度规则相结合,最终建立了工序备刀下的刀具流无死锁启发式调度算法,并给出了刀具失效的处理策略,仿真结果表明了该算法的有效性。在完成了工序备刀下的刀具流研究之后,基于图论方法深入研究了工步备刀前提下刀具流的无死锁调度问题。建立了刀具流状态演变模型,给出了刀具流死锁状态及无死锁不安全状态的定义。构建了刀具资源分派图并提出了机床死锁的概念,将机床死锁与刀具流的无死锁不安全状态有机联系起来,设计了一种刀具流无死锁不安全状态检测算法,并在此基础上进一步给出了刀具流的死锁避免方法。实例表明该方法能够简单有效地避免死锁的产生。在刀具分派决策研究中提出了虚拟机床队列思想,并将其与死锁避免方法相结合,最终构建了工步备刀下的刀具流无死锁启发式调度算法,并对调度过程中的刀具柔性制造系统刀具流动态调度研究‘
失效给出了相应的处理策略,解决了工步备刀下的刀具流死锁避免和刀具实时分派问题。在完成了工步备刀下的刀具流无死锁启发式调度研究之后,进一步从全局优化角度分析了刀具流调度问题。以系统完工时间最少为优化目标,建立了工件流和刀具流综合调度数学模型。提出了一种双重遗传算法对优化模型进行求解:外层遗传算法用于求解可行工序加工序列;内层遗传算法用于最优可行刀具分派方案的搜索。实例分析表明了双重遗传算法的有效性和可行性。为使调度系统能够有效处理机床故障和刀哈尔滨薮笱Р┦Ш温畚
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