[发明专利]基于改进SPEA2算法的机器多转速车间节能调度方法

权利要求书

1.基于改进SPEA2算法的机器多转速车间节能调度方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、构建柔性作业车间节能调度问题的数学模型；

步骤2、采用基于自然数三段式编码，三段式编码分别为工序码、设备码和速度码；任意一个工序码、设备码和速度码形成一个个体，采用随机方式生成规模为N的初始种群P₀，创建空的外部档案A₀，设置算法参数：算法参数包括当前迭代次数t，最大迭代次数t_max，变换概率P_M，退火速率μ，模拟退火选择机制的初始接受概率P_r；

步骤3、计算当前种群P_t和外部档案A_t并集中所有个体的适应度；

步骤4、根据适应度选择前种群P_t和外部档案A_t中个体添加到下一代外部档案A_t+1，如果A_t+1的规模大于N，使用修剪策略修剪；否则，更新外部档案；

步骤5、对外部档案A_t+1中个体适应度的大小进行排序，计算相邻个体之间的特殊拥挤度距离，取种群拥挤度距离小的20％的个体组成一个新的种群A；对剩余的个体求其平均适应度值，不大于平均适应度值的个体组成种群B，大于平均适应度值的个体组成种群C；从外部档案A_t+1中模拟退火选择机制选择50％的个体组成种群D；

步骤6、在种群A选择部分个体进行反向学习操作形成子代种群A*；在种群B选择部分个体进行螺旋更新位置操作形成子代种群B*；在种群C选择部分个体进行高斯变异或随机扰动操作形成子代种群C*；对种群D中所有个体进行多位交换操作形成新的种群D^*；种群A、B、C选择个体的机制是模拟退火选择机制；将子代种群A*、B*、C*、D^*组成新的子代种群P_t+1；

步骤7、如果迭代次数t小于t_max，令t＝t+1，将种群P_t更新为新的子代种群P_t+1，返回步骤3；否则将外部档案A_t+1和新的子代种群P_t+1中适应度值最小的个体，作为最优妥协解输出。

2.根据权利要求1所述基于改进SPEA2算法的机器多转速车间节能调度方法，其特征在于，步骤1具体过程为：

定义J_i表示工件i的总工序数；C_iJi表示工件i的完工时间；n表示工件总数；T_i表示工件i的交货期；t_ijk表示工件i的第j道工序在设备k上的加工时间；x_ijk为0-1变量，如果工件i的第j道工序在设备k上的加工，则x_ijk＝1，否则x_ijk＝0；x_ijkl(t)为0-1变量，如果机器M_k以速度v_l加工工序O_ij，则x_ijkl(t)＝1，否则x_ijkl(t)＝0；E_kl表示机器对应加工状态下的能耗，且E_kl＝4v_l²，SE_k表示机器处于待机状态下的能耗，且SE_k＝1，z_k(t)为0-1变量，如果在t时刻，机器M_k处于待机状态，则z_k(t)＝1，否则z_k(t)＝0，E_kl与p_ijkl两者的关系，如果工序O_ij在机器M_k上的加工速度增加，则相应加工时间会变小，但与之相反，其对应的能量消耗则会增大，具体如下：

所有机器在加工过程中始终保持开机状态，当其上没有工件加工时，对应机器处于待机状态，直到所有工件加工完成，机器才能关闭；

构建柔性作业车间节能调度问题的数学模型的目标函数：