[发明专利]带柔性站点多工序传送带给料加工站系统优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其是带有柔性站点的多工序传送带给料加工站的分层优化控制方法。

背景技术

在制造企业的实际生产中，存在一类由生产加工站作为加工主体的生产线，加工站由传送带输送工件进行加工，这样的一类系统称为传送带给料加工站(Conveyor-serviced production station，CSPS)。由于专业化、规模化的需求，生产线往往有多道工序，一道工序由多个CSPS加工站点组成，称为多工序CSPS系统。多工序CSPS系统中，拥有两种CSPS加工站点，分别是一般站点和柔性站点。一般站点配备一个本道工序缓冲库，用于存放从传送带上卸载下来的待加工工件。另外，一般站点配有一个一般站点传感器，可感知或测定传送带上一定距离内是否有工件以及工件的位置信息。这里前视距离为控制变量，且每个站点的工作过程是：当前决策时刻，若前视距离内有传送带上有待加工工件，则等待待加工工件到达并下载至本道工序缓冲库，然后转入下一决策时刻；否则，直接从本道工序缓冲库中取出一个待加工工件进行加工，加工完毕后放回传送带，供下一道工序加工，接着转入下一决策时刻。在加工工件过程中，一般站点无法下载传送带上到达的待加工工件。在相邻的上游工序和下游工序之间设置有柔性站点，控制所述柔性站点能够在上游工序与下游工序之间进行切换。在多工序CSPS系统中，一个待加工工件流入生产线，经过所有工序加工成为成品，没有完成所有工序加工的工件都视为系统的工件流失。多工序CSPS系统的优化目标是：柔性站点选择最优工序完成切换控制，使柔性站点按切换控制策略投入上游工序或者下游工序，一般站点和柔性站点按前视控制策略选择最优前视距离，使系统通过分层优化控制运行在工件流失率最小或加工率最大的状态下。因此，工序间上下游负载平衡和工序内各站点之间的高效协作成为该类系统需要解决的重要问题之一。随着实际系统逐渐增加的复杂度，其控制存在以下问题：

1、若将所有站点看作一个整体(包括所有一般站点和柔性站点)，即一个人智能体进行集中控制，将所有站点的所有状态联合组成系统状态，每个站点的行动联合组成系统行动(一般站点的前视距离，柔性站点的工序选择和前视距离)，必然会造成系统状态空间、行动集过大，导致“维数灾”和“建模难”问题，求解复杂度关于加工站点个数、工序数将呈指数增长。

2、多工序CSPS系统中，各工序的工件到达率分布不同，各道工序的站点数量也影响相邻下游工序的工件到达率，导致了工序间不协调。

3、站点之间的通信能力或感知能力有限，一般只能观测或感知到邻近环境的信息。根据多工序CSPS系统的特点，一般站点只能考虑邻近站点的局域信息交互，柔性站点只能考虑上下游工序相邻站点的信息，这样更符合实际情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于柔性站点多工序传送带给料加工站系统的优化控制方法，以期改善工序间的平衡性，提高系统的工件完成率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明带柔性站点多工序传送带给料加工站系统优化控制方法，所述带柔性站点多工序传送带给料加工站系统包括有传送带，沿所述传送带两侧设置有多道工序，每道工序拥有各自的一般站点，在相邻的上游工序和下游工序之间设置有柔性站点，控制所述柔性站点能够在上游工序与下游工序之间进行切换；在所述一般站点中配置有本道工序缓冲库，并配置用于检测传送带上游工件位置信息的一般站点传感器；在所述柔性站点中分别配置有相邻上游工序缓冲库和相邻下游工序缓冲库，并配置用于检测传送带上游工件位置信息的柔性站点传感器；其特点是：

所述系统按如下方式进行分层优化控制，使系统通过分层优化控制运行在工件流失率最小或加工率最大的状态下，所述分层优化控制包括按切换控制策略进行的切换控制和按前视控制策略进行的前视控制，其中：