一種鋼卷庫區吊機設備的控制方法技術
Method for controlling suspension equipment of steel coil reservoir area
The invention provides a control method for a steel coil reservoir crane equipment, which relates to the technical field of manufacturing system automation and intelligence. This method first collected reservoir initial information into the data analysis of the quantitative description of coil area crane control problem, establish mathematical model of two network graph, optimal solution obtained after the crane crane control scheme, simulation control results, and finally by the operator in the control scheme is feasible. A control method of the invention provides a roll of steel area crane equipment, starting from the actual operating procedures of steel coil in the Three Gorges reservoir, through the deep analysis to the whole logistics process, reasonable allocation to achieve effective control and products of crane operations in space, can fully meet the needs of the actual production and logistics. Can shorten the required access task execution time crane in the reservoir area, improve the efficiency of steel logistics operation in the reservoir area, improve the utilization rate of the crane equipment, so as to ensure the smooth production process, shorten the production cycle.
【技術實現步驟摘要】
一種鋼卷庫區吊機設備的控制方法
本專利技術涉及制造系統自動化和智能化
，尤其涉及一種鋼卷庫區吊機設備的控制方法。
技術介紹
鋼卷庫區存在于鋼鐵生產過程中的多個物流環節，也廣泛存在于各種以鋼鐵為原材料的制造業(如汽車、造船等)，是連接上下游生產過程的重要紐帶。為了保證生產過程連續不間斷，鋼卷庫區不斷地存儲上游工序產出的產品以及提取下游工序生產所需的原材料，庫區中所有鋼卷的存取任務都需要由吊機來執行。圖1所示為由一臺吊機服務的鋼卷庫區的一個存儲區域。吊機可以沿著它的軌道移動，它的吊具可以沿著它的橋臂移動，通過這種方式吊機的吊具就可以到達庫區的任何一個位置?？ㄜ囏撠熢趲靺^和生產車間之間運輸鋼卷。需要入庫存儲的鋼卷通過卡車運輸到庫區并停在庫區旁邊的過道上，然后由吊機從卡車上提取一個鋼卷并將其存放到庫區中適當的位置上。庫區中需要提取出庫的鋼卷由吊機從它所在的位置上提起并將其裝載到停在庫區過道的卡車上。出于安全因素的考慮，鋼卷在庫區中以三角形的結構按兩層堆放，即每個位于上層的鋼卷都需要有兩個下層的鋼卷支撐，每個位于下層的鋼卷最多可能被兩個上層的鋼卷壓住。位于上層的鋼卷可以直接被提取出來，如果需要提取一個下層的鋼卷，那么位于它上層的阻礙其被提取的鋼卷必須首先被移動到其它的空位上。這些阻礙提取的鋼卷稱為障礙鋼卷，移動障礙鋼卷到其他位置的操作稱為倒垛。因此，為了提取某些下層的鋼卷，吊機在執行正常任務的同時還必須要執行倒垛作業。吊機是庫區中最重要也是最昂貴的物流設備，它的作業效率對庫區的能力和生產的順暢有著重要的影響。吊機設備運行不當可能會增加卡車的等待時間，造成庫區內...
【技術保護點】
一種鋼卷庫區吊機設備的控制方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：步驟1：采集庫區初始信息；當鋼卷存取任務下達之后，從庫區中采集所有鋼卷存儲位置信息、庫區中的空位信息、入庫鋼卷和出庫鋼卷的位置信息、吊機位置信息、出庫卡車位置信息；步驟2：根據庫區實際存儲結構，對步驟1中采集到的信息進行數據分析，利用出庫卷的位置信息識別出庫區中的障礙卷、無關卷和可利用的空位；步驟3：生成吊機控制方案，具體包括以下步驟：步驟3.1：根據庫區中的鋼卷位置、物流設備位置以及空位位置信息，建立吊機控制近似動態規劃方程(1)，定量化描述鋼卷庫區吊機控制問題，方程(1)將吊機控制問題分為n+1個階段，每個階段解決一個吊機控制子問題，在前n個階段中每一階段提取一個出庫鋼卷，并確定是否移動入庫鋼卷和障礙鋼卷，在最后一個階段中移動前n個階段中沒有存儲到庫區中的入庫鋼卷；
【技術特征摘要】
1.一種鋼卷庫區吊機設備的控制方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：步驟1：采集庫區初始信息；當鋼卷存取任務下達之后，從庫區中采集所有鋼卷存儲位置信息、庫區中的空位信息、入庫鋼卷和出庫鋼卷的位置信息、吊機位置信息、出庫卡車位置信息；步驟2：根據庫區實際存儲結構，對步驟1中采集到的信息進行數據分析，利用出庫卷的位置信息識別出庫區中的障礙卷、無關卷和可利用的空位；步驟3：生成吊機控制方案，具體包括以下步驟：步驟3.1：根據庫區中的鋼卷位置、物流設備位置以及空位位置信息，建立吊機控制近似動態規劃方程(1)，定量化描述鋼卷庫區吊機控制問題，方程(1)將吊機控制問題分為n+1個階段，每個階段解決一個吊機控制子問題，在前n個階段中每一階段提取一個出庫鋼卷，并確定是否移動入庫鋼卷和障礙鋼卷，在最后一個階段中移動前n個階段中沒有存儲到庫區中的入庫鋼卷；其中，n為出庫鋼卷的個數，i為階段的序號；Φi表示階段i開始時的庫區結構，包括吊機的初始位置、庫區中的出庫鋼卷、障礙鋼卷及無關鋼卷的位置、空位及入庫位置和出庫位置；函數fi(Φi)表示由庫區結構Φi定義的吊機控制子問題的目標函數，即吊機執行完當前庫區中的所有任務所需要的時間；[i]表示階段i中提取的出庫鋼卷序號，當i＝n+1時，沒有出庫鋼卷被提取；Bi表示階段i中需要移動的入庫鋼卷和障礙鋼卷的集合，Ei表示集合Bi中的鋼卷需要移動到的空位集合；([i]，Bi，Ei)為階段i中的一組決策，根據這個決策能最優確定吊機移動集合Bi中鋼卷的順序以及鋼卷與集合Ei中空位的對應關系；函數是對階段i+1的吊機控制子問題目標函數fi+1(Φi+1)的近似，通過階段i中所做的決策來估計其值；函數h([i]，Bi，Ei)表示吊機從其在階段i的初始位置開始將集合Bi中的鋼卷全部移動到集合Ei中的空位，再從最后一個空位空載移動到鋼卷[i]的位置需要的時間；t[i]表示吊機將鋼卷[i]移至其出庫位置需要的時間；h′(Bi，Ei)表示吊機從其在階段i的初始位置開始將集合Bi中的鋼卷全部移動到集合Ei中的空位需要的時間；吊機執行完階段i的所有任務后獲得的庫區結構作為階段i+1的初始信息，即得到階段i+1開始時的庫區結構Φi+1；步驟3.2：產生近似動態規劃方程(1)中的近似函數如式(2)所示；其中，Ψi為階段i開始時庫區中的入庫鋼卷、出庫鋼卷和障礙鋼卷位置集合，k1表示集合Ψi中的位置元素，的取值為1或0，分別表示是否在階段i移動位置k1的鋼卷，與式(1)中的[i]和Bi相對應；表示估計的未來階段中吊機處理位置k1的鋼卷的移動時間，即吊機空載移動到位置k1，提起鋼卷后再移動到一個空位或出庫位置需要的時間；參數通過迭代更新來獲得一個期望的近似函數，在第一次迭代中設定該參數的初始值，在后續的迭代中根據前一次迭代獲得的吊機控制方案按照式(3)對該參數進行調整，即采用當前迭代iter中使用的參數和從該次迭代獲得的吊機控制方案信息中估計的新參數的凸組合表示；其中，iter表示迭代次數；表示第iter+1次迭代的參數；表示第iter次迭代獲得的吊機控制方案中吊機空載移動到位置k1，提起鋼卷后再移動到一個空位或出庫位置需要的時間；λiter∈[0，1]，表示步長，用于調節參數和在更新策略中的權重；步驟3.3：依次建立并求解n+1個吊機控制子問題數學模型，獲得吊機控制方案；步驟3.4：判斷獲得的吊機控制方案是否達到預設效果；如果是，則得到最終的吊機控制方案，執行步驟4；如果否，記錄獲得的吊機控制方案，統計當前吊機控制方案中吊機處理每個任務的移動時間，返回執行步驟3.2，重新產生近似函數；步驟4：根據獲得的吊機控制方案，模擬庫區的實際物流作業環境，仿真吊機控制結果；步驟5：執行控制方案；庫區操作人員如果對吊機控制方案的仿真結果滿意，則將吊機控制方案傳輸到吊機控制終端，通過鋼卷庫區吊機控制終端執行所得到的控制方案；如果對吊機控制方案的仿真結果不滿意，則庫區操作人員根據經驗對該吊機控制方案進行微調，得到新的吊機控制方案，返回步驟4。2.根據權利要求1所述的一種鋼卷庫區吊機設備的控制方法，其特征在于：所述步驟3.3中獲得吊機控制方案的具體方法如下：步驟3.3.1：基于圖論建立由節點集N1∪N2和邊集A1∪A2構成的二部網絡圖，刻畫吊機控制子問題；其中，N1＝ΨIi∪ΨBi∪ΨEi∪{O[i-1]}，N2＝ΨIi∪ΨBi∪ΨEi∪ΨOi，集合ΨIi、ΨBi、ΨEi、ΨOi分別表示階段i開始時庫區中入庫鋼卷位置、障礙鋼卷位置、空位、出庫鋼卷位置的集合，O[i-1]表示階段i-1中被提取出庫的鋼卷[i-1]的出庫位置，即階段i中吊機的初始位置；邊集A1和A2定義為由節點集N1指向節點集N2的有向弧的集合；邊集A1包括所有由(x1，x2)組成的有向弧，x1和x2分別為節點集N1和N2中的元素，x1∈ΨIi∪ΨBi，x2∈ΨEi；邊集A2包括所有由(y1，y2)組成的有向弧，y1和y2分別為節點集N1和N2中的元素，y1∈ΨEi∪{O[i-1]}，y2∈ΨIi∪ΨBi∪ΨOi；邊的費用定義為吊機在兩個位置之間移動所需的時間；步驟3.3.2：根據庫區管理實際約束將步驟3.3.1中建立的二部網絡圖轉化為數學模型，定量化描述每階段吊機控制子問題，具體方法如下：步驟3.3.2.1：選擇決策變量包括和其中，下標k表示位置合集ΨIi∪ΨBi∪ΨOi∪ΨEi中的元素，下標k0表示出庫鋼卷位置集合ΨOi中的元素，下標k1表示入庫鋼卷、出庫鋼卷和障礙鋼卷位置合集Ψi中的元素，Ψi＝ΨIi∪ΨOi∪ΨBi，當i＝n+1時，集合ΨOi和ΨBi為空集，下標k1表示入庫鋼卷集合ΨIi中的元素，下標k2表示空位集合ΨEi中的元素；決策變量表示位置k是否參與階段i的移動，當位置k參與階段i的移動時，取值為1；否則，取值為0；決策變量表示階段i中吊機是否從位置k2到位置k1執行空載移動，當吊機從位置k2到位置k1執行空載移動時，取值為1；否則，取值為0；決策變量表示階段i中吊機是否從位置k1到位置k2執行負載移動，當吊機從位置k1到位置k2執行負載移動時，取值為1；否則，取值為0；決策變量表示階段i中選擇移動位置k0的出庫鋼卷時產生的目標函數值；步驟3.3.2.2：確定優化目標函數fi如式(4)所示，當i＜n+1時，優化目標定量化描述為最...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。