[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

说明书

本发明公开的基于改进SPEA2算法的机器多转速车间节能调度方法，首先构建柔性作业车间节能调度问题模型：包括柔性作业车间节能调度问题描述、模型构建；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；适应度赋值，通过快速非支配排序构造非支配解集，再进行环境选择，利用加权法选出最优妥协解；终止判断，如果t大等于t_max，输出最优妥协解X^*；反之如果t小于t_max，执行遗传选择；通过特殊拥挤度距离、平均适应度值等指标来划分种群A、B、C、D；用模拟退火选择机制选择种群A、B、C、D中的个体分别进行反向学习、螺旋更新位置、高斯变异或随机扰动、多位变换操作，本发明解决了现有技术中存在的车间生产过程能耗过高问题。

技术领域

本发明属于智能优化调度技术领域，具体涉及基于改进SPEA2算法的机器多转速车间节能调度方法。

背景技术

柔性作业车间调度问题主要通过合理的安排各机器上工件的加工顺序，同时为工序选择合适的加工设备以获得期望的生产性能。由于该问题具有很强的理论和应用背景，自提出以来，一直受到国内外学者的广泛关注，而且绝大多数FJSP已被证明具有NP难特性。然而，传统FJSP只考虑与时间、质量或成本等相关的性能指标，未关注与环境相关的能耗指标，难以统筹协调企业各方面的优化目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于改进SPEA2算法的机器多转速车间节能调度方法，来解决现有技术中存在的车间生产过程能耗过高问题。

本发明所采用的技术方案是，基于改进SPEA2算法的机器多转速车间节能调度方法，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。