[发明专利]一种基于agv任务路径调度的监督控制器实时合成方法

摘要

本发明涉及一种基于agv任务路径调度的监督控制器实时合成方法，根据自动机理论，建立面向AGV(自动导引运输车)的有限状态机，通过迭代的方法，实现了实时合成的策略。实时合成策略以实时筛选可达路径集，合成并移除已被合成的自动机的方式，优化监督控制器的任务路径协调时的计算时间，提高了系统协调AGV的效率，并容纳更多的AGV。

主权项

1.一种基于agv任务路径调度的监督控制器实时合成方法，其特征在于，定义：AGV是自动引导运输车，AGVs是指所有自动引导运输车，i是AGV到达区域顺序的编号，Gi是第i个自动机的集合，QM为状态集，∑M为事件集，δM为转移函数，q0为AGVi的初始状态点，最终状态Qm由AGVi所需到达的状态集合，Si(M)为自动引导运输车的监督控制器集合，L(G)表示自动机所有可以从初始状态到最终状态的路径，Lm(G)是L(G)的子集，w1与w2为状态节点的任意状态点；Mb(T)是禁止状态集合，AGVs的所有行为抽象为有限状态机M＝(Q、∑、δ、q0、Qm)，i∈{1,...,n}表示AGVi进入模型的顺序，AGVi抽象为自动机Gi，Gi＝(Qi，∑i，δi，q0，i，Qm，i)，自动机的合成原理为Si(M)＝S(Gi||Gi‑1)；并且，AGVs的行走路径之间的节点由两种状态点表示，其中，X是开始状态，Y是最终状态，当AGV运行到任一节点时，视该节点为AGVi的最终状态；当AGV位于任一节点，并接收到上位机命令时，视该节点为AGVi的开始状态；i是AGV到达区域顺序的编号，不同编号的AGV的状态转变是相互独立的，其中状态XYi为转变状态，表示第i辆AGV正从状态X向状态Y转移中；S1‑S4为AGV的进出站点，SA与SB为工作站点，具体包括：步骤1：将系统中的AGV的所有行为作为自动机，以三辆AGV为一组，每辆AGV间隔时间一致，AGV依次行驶，G1为AGV1的自动机，G2为AGV2的自动机，G3为AGV3的自动机，新初始状态表示为q，其中，q＝{(X1,X2):X1∈Q1,X2∈Q2,q∈Q1×Q2}；步骤2：将实际工作中的状态节点、站点位置用RFID标签代替，通过RFID标签存储任一状态节点的信息，AGV读取RFID信息时，视为AGV到达状态节点；当新的AGV加入系统前，控制系统会通过全路径搜索算法，建立OPEN集和CLOSED集，OPEN集为已检测节点，初始状态时，都为空；求出静态路网中求解最短路径，即通过f(n)＝g(n)+h(n)对每个状态点进行价值估算其中f(n)是状态点q_i，从初始状态点到目标点的估价函数，g(n)是在状态空间中从初始状态点到目标状态点的实际代价，h(n)是从初始状态点到目标状态点的最佳路径估值，其中，g'(n)＝1+alpha*(g(n)‑1)，通过状态点估值比较，将符合函数f(n)最优的状态路径生产，然后反馈至上位机，在新的AGV进入系统后，会与系统中原有的AGV生成新的状态集合，并移除AGV_i‑1的集合，从而减少AGV运行内存，并保证AGV之间的安全运行；步骤3：AGV1已到达区域内的工作站SA并完成任务，从F离开区域；AGV2已到达区域外的等待授权点，任务为前往工作站SA，从F离开区域；AGV3还未到达等待授权区域，需完成到达SA、SB的任务，并从A离开区域；定义系统有且只有一个监督控制器S(G1)步骤4：当AGV1到达状态节点D时，上位机向AGV发送指令，允许AGV2结束，可以进入工作区域，当AGV2已进入区域，并反馈至上位机时，上位机将AGV1的监督控制器S(G1)与AGV2合并，得到新的监督控制器Sr(M)＝S(Gr‑1)||S(Gr)，并检测M是否为空集，若为空集则结束合并指令，若不为空集则继续合并至M为空集，然后对合并的最终监督控制器进行修整(Trim)操作移除禁止状态后，得到新的监督控制器S2＝S(Trim(S1,q))||G1；步骤5：当AGV处于退出状态F时，表示AGV1已经离开区域，将其从监督控制器移除，即监督控制器从状态q＝(x1,…xr,…xn)∈QS(M)变换到q＝(x1,…,xr‑1,xr+1,…xn)，则区域内的系统区还有有n‑1个AGV；当AGV1处于状态E且AGV2处于SA时，AGV3到达区域，AGV3由于任务需要，必须移动到SB；步骤6：当AGV进入系统时，将其潜在存在冲突或互锁状态归为禁止状态Mb(T)：Mb(T)＝{(xi,yj):xi,yj为冲突点，(xi,yj)∈QM×QM}；若在移除禁止状态中，无法找到AGV之间安全运行的状态点，新的AGV在等待授权点等待，直到安全运行的状态集合生成时，上位机发送命令至新的AGV，新的AGV开始工作，当其完成任务离开系统或某一类状态点时，监督控制器自动释放这类状态点，以供上位机对路径情况进行判断，从而发送安全运行的路径给新的AGV；步骤7：将AGV3的自动机G3合成到AGV1和AGV2的组成监督控制器S3的新状态，得到新的监督控制器S3＝S(Trim(S2,q))||G3。