柔性制造系统中自动导引车辆的Petri网优化调度方法研究.pdf

学校代码： 10385 分类号：
研究生学号：1511401011 密 级：













柔性制造系统中自动导引车辆的 Petri 网优化调度方法研究
Research on Optimal Scheduling of Automated Guided Vehicles in
Flexible Manufacturing Systems Based on Petri Nets

作者姓名： 张 凝 。
指导教师： 罗继亮 教授 。
实际单位导师： 陈一逢 高级工程师 。
专业学位类别： 工程硕士 。
专业学位领域： 电气工程 。
研究方向： 离散事件与混杂系统 。
所在学院： 信息科学与工程学院 。



论文提交日期：二零一八年六月七日
摘要
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System, FMS）是一个由物流和信息
流组成的技术密集的复杂自动化系统，学术界对其格外重视并细致研究。调度
与控制是 FMS 的重点，它保证了系统的协调以及有效运行。自动导引运输车
（Automated Guided Vehicle, AGV）作为物流信息化、自动化的重要工具，在
FMS 中得到广泛应用。然而，FMS 内的资源众多，如何合理调度 AGVs 使系统
的利益最大化，成为重要的研究课题。企业越来越关注于其整体运行效率，需
要先进的物流调度算法来提高效率。
Petri 网是离散式系统的建模和分析工具，它便于用来模拟工业中的制造流
程。本文以 FMS 为研究对象，提出基于 Petri 网的 AGVs 最优调度问题的方法。
主要研究内容如下：
1、针对含有 AGVs 的 FMS，提出了对其建立赋时 Petri 网模型的方法。从
问题入手整体分析了系统中各功能主体，将生产链分为两部分。第一部分子网
用于模拟 AGVs 的路径，第二部分子网用于描述生产任务，其它用于传递任务，
并且逐步细化出子网中的每一个细节。反过来再将子网组合成整体，称之为合
成 Petri 网。
2、对于 FMS 中 AGVs 的调度问题，本文采用 A*搜索算法对 Petri 网模型
进行了目标搜索。在合成网的基础上，提出一种启发式搜索算法可以寻找到最
短时间内完成任务的演化路径，并且通过可达树搜索算法和生产任务的子网来
实现启发式功能。在 DEV C++开发环境下，根据这种启发式算法编写了一个通
用的 C 语言程序，并对 FMS 中不同数量的 AGVs 求解最优调度策略。
3、利用仿真软件 eM-Plant，建立起 FMS 的仿真模型，通过仿真实验验证
了本文提出的算法所得到的最优调度策略。

关键词：FMS AGV Petri网 A*搜索算法 调度
I
Abstract
A flexible manufacturing system (FMS) is a complicated and
technology-intensive automation system composed by logistics flow and information
flow which has drawn much