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虽然很久了,给个答案吧,,车间作业调度问题遗传算法通用Matlab程序(2009-04-14 19:01:46)标签:杂谈
% z/ W: T9 ^' k明:此程序包含本人的原创成果,尚不能完全公开发表,故随机删掉了其中的几行,一般人是很难将其补充完整并正确运行的。
: s6 c$ y2 q" e5 _4 rfunction [Zp,Y1p,Y2p,Y3p,Xp,LC1,LC2]=JSPGA(M,N,Pm,T,P)
. k% r0 z8 }8 V. `1 m1 i%--------------------------------------------------------------------------
* z; C, }7 J1 f( H- {8 R4 P' ~! r* S% JSPGA.m+ X( W6 f0 Q* s9 J0 J0 t2 E& w
% 车间作业调度问题遗传算法5 j6 t: ~9 Z/ h8 T+ ^& I
%--------------------------------------------------------------------------4 p- B( Y; p& G" `; U6 ]
% 输入参数列表8 R: p# y- Y" c# K8 @4 h0 \ U6 k
% M 遗传进化迭代次数
" ^! j0 W4 P) [, e+ y% N 种群规模(取偶数)# \, g/ J0 A" d* ?% L/ y* ^8 U3 q
% Pm 变异概率7 c7 U4 P* s- R' S' [& @- W$ O. r
% T m×n的矩阵,存储m个工件n个工序的加工时间
! n( ]7 t: E7 ~7 C, {: ]% P 1×n的向量,n个工序中,每一个工序所具有的机床数目
( a* m+ m4 {7 Q( z% 输出参数列表
' b1 r8 ^2 r* P9 u; l, g& O6 G% Zp 最优的Makespan值1 ~; P/ w9 `) }5 m
% Y1p 最优方案中,各工件各工序的开始时刻,可根据它绘出甘特图
+ \" V0 Y& L- t) J) x! b" H+ G# Y% Y2p 最优方案中,各工件各工序的结束时刻,可根据它绘出甘特图" p9 V* N9 n' S& F% d, i) }
% Y3p 最优方案中,各工件各工序使用的机器编号% V/ c& o4 j3 R- ?
% Xp 最优决策变量的值,决策变量是一个实数编码的m×n矩阵
, @9 T7 Y; k: _- M1 p% LC1 收敛曲线1,各代最优个体适应值的记录3 \% P1 V7 f2 B$ G2 H1 S
% LC2 收敛曲线2,各代群体平均适应值的记录6 k7 u, m; g1 \' O/ P: o: x; J4 G- h
% 最后,程序还将绘出三副图片:两条收敛曲线图和甘特图(各工件的调度时序图)" J1 p9 ?# B% a4 Y" E+ ^
) w8 U/ U' ~5 d' \9 {%第一步:变量初始化# U' R# _3 b/ g9 K% ?
[m,n]=size(T);%m是总工件数,n是总工序数3 E h+ U' A9 U, ^( a% S+ \
Xp=zeros(m,n);%最优决策变量( ^1 o2 \$ g D0 p, z% p& T9 s& a
LC1=zeros(1,M);%收敛曲线1
& O4 ^5 ~% O1 ]- K' f0 T0 cLC2=zeros(1,N);%收敛曲线26 o# ]( m3 z6 ?1 K ?) e
z( @+ F! F9 h& B. k%第二步:随机产生初始种群( z, ^6 x' F; }* V+ ?
farm=cell(1,N);%采用细胞结构存储种群
, {: X' w4 ]+ v# P5 Q8 E( U$ |for k=1:N, W. T: j" P& p: n- q% D8 ?# o
X=zeros(m,n);
# z0 |0 {1 S2 d% J7 e' Q( @5 P% w5 A for j=1:n
' l+ _7 ?2 Q& \4 [ for i=1:m, R& Y% b( r$ L: w; D& Z' h) [! i# ]
X(i,j)=1+(P(j)-eps)*rand;
5 ~ S2 w$ H$ H& q6 S7 _4 E, c end
3 \' b: \1 r8 r) }" y7 i3 G end( p0 H/ d/ j6 o* M, P d. t) |
farm{k}=X;
9 V0 a2 z' w6 H' yend
: Y5 o6 U+ i+ ]6 G- l. f
. F% }3 [5 X7 B# e8 X; Qcounter=0;%设置迭代计数器
8 [6 \, `! E% C' s* R& _; Owhile counter
7 k0 j, p y% V7 B
* a2 z3 w* o8 H5 Q/ |. X0 L %第三步:交叉
8 `8 B/ D% G# Y. Z0 k newfarm=cell(1,N);%交叉产生的新种群存在其中# I! j, c; J- ?5 |% p* q+ Z
Ser=randperm(N);7 t, O/ b& s* A$ a, t# w
for i=1:2 N-1)+ U [3 R: ^7 `8 z
A=farm{Ser(i)};%父代个体
" }3 Z; P% i* w# W1 R, Q# S9 p B=farm{Ser(i+1)};6 W9 g. @& i3 i* u
Manner=unidrnd(2);%随机选择交叉方式
- V+ L# E: C" m1 N5 T if Manner==1
: q( X& ]3 I* r, L2 L cp=unidrnd(m-1);%随机选择交叉点
2 I- l4 P4 U# R+ a0 E$ p %双亲双子单点交叉
' [/ L/ F* J8 L- l# `7 S% V0 z a=[A(1:cp, ;B((cp+1):m, ];%子代个体# n6 ^2 t: O c* F5 U2 `. M; f
b=[B(1:cp, ;A((cp+1):m, ];
- _( `7 v" g0 o6 i: j. O else( K: k; E W! }1 `$ \6 O
cp=unidrnd(n-1);%随机选择交叉点
( X+ @ Q4 E1 R2 z+ J) L/ M/ s3 j: w4 B a=[A(:,1:cp),B(:,(cp+1):n)];%双亲双子单点交叉) w% d( O+ c, A, {3 Y' ~
b=[B(:,1:cp),A(:,(cp+1):n)];
3 X9 H& z1 [4 \* m% _ end
0 c; o- O3 b/ _ newfarm{i}=a;%交叉后的子代存入newfarm$ L9 P2 @: d7 d& f3 n4 I( _/ B
newfarm{i+1}=b;
2 G* J' n0 } M7 b, V6 ~& ] end
, C0 u. W) A; |% p %新旧种群合并
A. l2 b, u/ ^ FARM=[farm,newfarm];
( T9 _; q# q1 }9 L7 @2 ^ : p* L( H: e4 c: Y
%第四步:选择复制4 w9 N9 s# {8 y# c
FITNESS=zeros(1,2*N);
: ]9 E3 _' b% D% I K7 y* B fitness=zeros(1,N);
! }9 j$ A& i, D9 O plotif=0;; |4 v5 F" g$ [' n+ L
for i=1 2*N)
# p* a! u, [1 e1 k6 u; C. @ X=FARM{i};, `3 u; E& B. _
Z=COST(X,T,P,plotif);%调用计算费用的子函数( K) N; v: \2 e4 F. R% K, s
FITNESS(i)=Z;
) o4 U# N/ l5 a; l& E1 {; w end' T8 M n" ?/ ^7 @2 A! X4 ~
%选择复制采取两两随机配对竞争的方式,具有保留最优个体的能力% U, ~+ J8 g9 n/ y
Ser=randperm(2*N); j6 ?$ l& A* I% X$ c9 W
for i=1:N
5 u5 y, q2 p! n0 z+ Z6 _2 @. P& i* \ f1=FITNESS(Ser(2*i-1));$ L5 @' [# X& z/ Z7 Z
f2=FITNESS(Ser(2*i));
1 O4 d$ w% D! s, D5 M1 [2 _6 ^ if f1<=f2
R9 K8 s$ W8 x, L" L U farm{i}=FARM{Ser(2*i-1)};# K; S7 k+ k. V* ~$ `( k+ R7 o
fitness(i)=FITNESS(Ser(2*i-1));8 b4 x; C) g4 ?) w2 W4 w6 d
else6 ~8 Y* z f y- Q
farm{i}=FARM{Ser(2*i)};/ X+ r& d6 X5 |+ Q9 U
fitness(i)=FITNESS(Ser(2*i));
+ o" w" ^ E* G/ s9 O end
$ a6 P3 u) j9 z' }- c' t end$ W4 s) e: K7 j0 ~# z" b: X
%记录最佳个体和收敛曲线
7 H: z' L2 L& O& `$ n8 s" ~* e5 r* S minfitness=min(fitness)! R- j( D: ^9 u' }+ P' L
meanfitness=mean(fitness)8 ^8 K9 T, C& z" v8 V, n* u
LC1(counter+1)=minfitness;%收敛曲线1,各代最优个体适应值的记录
0 J" e1 Y: \1 q) D LC2(counter+1)=meanfitness;%收敛曲线2,各代群体平均适应值的记录# } [5 @, u/ L/ u
pos=find(fitness==minfitness);
: q2 E6 Z( N" ]% T Xp=farm{pos(1)};
( |) f8 |( p* [0 V% {3 Z3 c$ A8 }
) {1 u' f% l5 i% e3 C/ E6 n" k %第五步:变异) ^+ }" v" k5 r% o4 C
for i=1:N
* ^2 l5 w( V4 G/ U if Pm>rand;%变异概率为Pm
; P4 |. y, V; t$ a X=farm{i};
4 x1 @4 b' g: m7 r+ P I=unidrnd(m);$ Z+ i" |8 d# M0 F3 L
J=unidrnd(n);/ B' U; q" _9 l
X(I,J)=1+(P(J)-eps)*rand;% y% [2 T1 G9 k2 W# e
farm{i}=X;, O; R, ^0 e4 z, G
end; w( D5 _' b( a4 T, N5 k
end8 t( g: f" f3 t6 r$ g. ], w$ v. z
farm{pos(1)}=Xp;
/ E8 I( F, ]" S" z0 D9 d& \" L . F% y" C" H! G( u1 }
counter=counter+1; ?$ J% R/ [1 O* G; a$ M: }( O
end
& ^& w- e. u7 }* W: [4 j! U- B" B, s/ S9 E
%输出结果并绘图4 C) z& k! N+ ~1 y: ^8 J+ F
figure(1); M) |! z( {8 ~3 t* ?; @4 |# b, m, K
plotif=1;
0 X6 `+ T, y% K5 R) k' xX=Xp;8 s. i N: D. h
[Zp,Y1p,Y2p,Y3p]=COST(X,T,P,plotif);
/ b7 r1 }# J4 s7 s- }figure(2);
5 |( l5 z% d7 z* L: x% a2 R1 T: Uplot(LC1);+ C3 ], h% g6 R& Y0 h! \" V/ w
figure(3);
: `+ \7 T: T8 _2 X) f2 bplot(LC2);7 f u5 _: h7 p
I* w/ N3 `) }7 X# Q# ^# [
7 v/ W+ h1 q9 Y/ K* i4 K
; \7 I* l3 G3 I, F
: P q5 a' h. g) r' e1 n3 M
function [Zp,Y1p,Y2p,Y3p]=COST(X,T,P,plotif); ?( n) t* T+ z1 S
% JSPGA的内联子函数,用于求调度方案的Makespan值
( @2 L* Y) V8 M# }, S% H% 输入参数列表
8 [. Z y2 }% n1 D4 C4 Y4 ^ j% k. a! b% X 调度方案的编码矩阵,是一个实数编码的m×n矩阵8 q ?; ?# f$ z' c8 A
% T m×n的矩阵,存储m个工件n个工序的加工时间
; t6 c( g% F$ W% P 1×n的向量,n个工序中,每一个工序所具有的机床数目
: Y& q& k" G0 k) L$ d5 ` j% plotif 是否绘甘特图的控制参数
4 y, d( r! r% V2 Z+ O {: ]% 输出参数列表
+ T ]- _- g4 O& f6 |1 m% Zp 最优的Makespan值
9 U& a0 A9 y8 M) Q' r% Y1p 最优方案中,各工件各工序的开始时刻+ h; \9 U% X' n
% Y2p 最优方案中,各工件各工序的结束时刻5 X; V) z# P7 i2 I1 s& @) T: L
% Y3p 最优方案中,各工件各工序使用的机器编号! f2 d: L; s8 s- y6 h( ~/ J
. G% \5 C) j- H, g%第一步:变量初始化
& P, f% f* z7 Q5 C[m,n]=size(X);
S2 g- M }4 z- r- rY1p=zeros(m,n);
' E. k0 e# R/ G, O/ D( K4 MY2p=zeros(m,n);
2 a, T* E! F, K, F9 g4 U4 `, ~0 a' D( E$ x2 {Y3p=zeros(m,n); d! W+ D/ n0 y" s7 {/ e5 I
. g N. }+ X) @
%第二步:计算第一道工序的安排- q, U( U9 J$ @- s" c& r/ [8 n4 n
Q1=zeros(m,1);
b9 z4 r! a! d) D2 `, B$ qQ2=zeros(m,1);4 T5 i! Y0 ? a7 f- R$ F/ M+ [
R=X(:,1);%取出第一道工序/ Q/ M6 z* }" I* V& |5 Z9 @7 b
Q3=floor(R);%向下取整即得到各工件在第一道工序使用的机器的编号3 {" w/ `0 { A1 R. B F& q9 Y
%下面计算各工件第一道工序的开始时刻和结束时刻
) _: |+ z" ?5 ^' V( E& Cfor i=1 (1)%取出机器编号
) a7 s8 W+ k1 N; F pos=find(Q3==i);%取出使用编号为i的机器为其加工的工件的编号. F5 X# b6 C; Z# Y$ {
lenpos=length(pos);
9 q% y8 i$ R- y0 `/ P" n- y4 p m if lenpos>=1
. v, l4 T, _0 X Q1(pos(1))=0;
& l3 @6 ]' z( J Q2(pos(1))=T(pos(1),1);
( O" j( o5 s- l, f if lenpos>=2
1 ?1 {7 [4 K! d9 d' o9 e for j=2:lenpos* S m6 X: Q8 Q* h2 L/ ^+ g
Q1(pos(j))=Q2(pos(j-1));
/ `0 S5 b2 ` B, W Q2(pos(j))=Q2(pos(j-1))+T(pos(j),1);" ]1 p) s% ]3 Y3 C N
end. k) p% Z& i* g$ `. B J7 B: x
end I5 g, |1 D8 s' G5 D& i4 ~
end
5 C, b- T3 T$ d7 a8 k; zend
: G' E! N- y- D6 j0 uY1p(:,1)=Q1; j. x, W8 [+ v- R
Y2p(:,1)=Q2;; X/ P7 Z9 Y( M% }
Y3p(:,1)=Q3; B Y: }" w! k8 D
4 v0 O D. D0 V* E/ p: _, ^%第三步:计算剩余工序的安排$ t( w5 D3 l/ L* J6 |" C: K9 o
for k=2:n9 {# b( B! F2 P5 J
R=X(:,k);%取出第k道工序/ u: J# ~( c3 H; n0 p
Q3=floor(R);%向下取整即得到各工件在第k道工序使用的机器的编号
7 v* _! @' E1 O0 K+ z0 \% d %下面计算各工件第k道工序的开始时刻和结束时刻 ?! g9 I. |: Y) z( z
for i=1 (k)%取出机器编号
; g* e8 R- Z1 Y' f z0 y4 J pos=find(Q3==i);%取出使用编号为i的机器为其加工的工件的编号
( O5 W$ @1 M( O: U% }5 b3 [ lenpos=length(pos);4 c. b* Y6 [) a9 b4 ]* q
if lenpos>=1
, j j% `9 ]& Q% X6 y POS=zeros(1,lenpos);%上一个工序完成时间由早到晚的排序" x: H! F4 d! k) ^4 K |' E5 I5 Z7 ^
for jj=1:lenpos6 Y: f; y. Q9 d( x. w1 S) L" C4 s
MinEndTime=min(EndTime);' w# N0 k6 X- ^: z$ p% e
ppp=find(EndTime==MinEndTime);
. ~0 x |9 @( M) ~, P2 N8 L9 s1 M( p POS(jj)=ppp(1);3 m7 Z. P' Y+ B5 J2 Y7 e- O5 t# j
EndTime(ppp(1))=Inf;
' \" n- P. ^3 b! t l# M6 q( R4 Y! y end
9 G2 S7 ]6 L4 D1 E7 ?3 O %根据上一个工序完成时刻的早晚,计算各工件第k道工序的开始时刻和结束时刻. n; G, y) Z( `, L5 o
if lenpos>=29 n3 a. \- h* y' u* P H; E7 I% s
for j=2:lenpos
: J' l8 s5 v2 I* a0 @6 ~ Q1(pos(POS(j)))=Y2p(pos(POS(j)),k-1);%预定的开始时刻为上一个工序的结束时刻
+ ?" t2 c# T& N; U if Q1(pos(POS(j)))
: R. A2 S2 h- R, c; J" z0 V. c Q1(pos(POS(j)))=Q2(pos(POS(j-1)));
& T, k# Q8 b5 x end) M6 P2 s$ c! v9 O4 U
end o# v$ k! Z! A% I5 v
end6 Z' ]: L4 x- A6 E9 Z
end
; X* [7 \. @- F. T3 v5 F+ B; A end
0 o- B9 W# [( ~; ~ Y1p(:,k)=Q1;( z3 G1 e, N' Q
Y2p(:,k)=Q2;
8 D4 A/ g# v. q& f1 X3 l. Q Y3p(:,k)=Q3;
4 t. g# e. U: G, p- [. E6 ]end
o6 P8 p) ]. ^$ H9 j" H6 @0 |$ Q, q2 H: j; ^4 x/ {
%第四步:计算最优的Makespan值
# K$ |2 o7 z% K& Z. Y( ~Y2m=Y2p(:,n);
/ J5 T+ k" R9 u+ u5 _8 lZp=max(Y2m);
4 C2 h' ]) K) w- Q7 s$ t% A, E$ s. X0 [, H b E, ?! `6 v, K
%第五步:绘甘特图
3 D8 r: p0 ?$ D8 A0 ]' dif plotif% w) W/ o4 Z2 @1 N
for i=1:m: X5 B& g- T( u* I& ] M
for j=1:n
i1 M* `2 K& W* Y" S mPoint1=Y1p(i,j);
2 M: G7 m$ K. V$ E: C mPoint2=Y2p(i,j);% u7 m2 N' V3 M# b% r, w
mText=m+1-i;
" n, H% Y+ d; g. V* J PlotRec(mPoint1,mPoint2,mText);0 c1 y/ j: T+ p* J
Word=num2str(Y3p(i,j));
) |0 A' e O$ `% A' W6 \* `2 m %text(0.5*mPoint1+0.5*mPoint2,mText-0.5,Word);3 T! K) q7 I! t% p+ j/ U. t
hold on( e. C& o. I# }+ r! x+ _% M
x1=mPoint1;y1=mText-1;/ g! z. H2 q+ m7 z
x2=mPoint2;y2=mText-1;
/ l( ^) Q. A. H$ F+ Z x3=mPoint2;y3=mText;5 K5 K" U4 P1 G" ^& ~* M$ R
x4=mPoint1;y4=mText;" @( O( W# k) Q9 b. R7 k4 c; o
%fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],'r');
& v' |, o' R9 [, r/ o* m fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[1,0.5,1]);& r3 r- e. w1 l( c4 `
text(0.5*mPoint1+0.5*mPoint2,mText-0.5,Word);' T) ]- K! ^' ?( W& Z+ R7 b+ i
end
& [# Y8 v" e! o, b# `+ M end) a/ c5 q3 G* _
end( G. K- `& f% C8 u9 m% @0 m& S
5 b+ `$ l' }- }7 @; t7 c6 t) u3 a; P' Q: P" y" |
function PlotRec(mPoint1,mPoint2,mText)
4 A/ }- c3 G0 f% 此函数画出小矩形
6 y+ r: I& W J2 V! Q: ~& p1 E% 输入:
* c1 L7 h. M7 X% mPoint1 输入点1,较小,横坐标
5 c+ `- I$ _ \8 M' [8 i% mPoint2 输入点2,较大,横坐标
, y4 c$ ~6 t+ a5 s. S, s% mText 输入的文本,序号,纵坐标- }8 p& l% i1 ]8 B4 f( ^. |' @; L
vPoint = zeros(4,2) ;( b8 G! u- _# n0 [; h% W
vPoint(1, = [mPoint1,mText-1];0 g6 ?& \; h6 U. h% T
vPoint(2, = [mPoint2,mText-1];; f) y, c6 W# X( v7 [- W+ ^9 n. J- D
vPoint(3, = [mPoint1,mText];- P$ ]: `$ D+ [
vPoint(4, = [mPoint2,mText];/ G5 q. C+ r) u; C8 V/ ?0 J$ U8 E
plot([vPoint(1,1),vPoint(2,1)],[vPoint(1,2),vPoint(2,2)]); A9 J, x0 o1 O: D( Y4 c1 h* L8 n
hold on ;4 q/ X E9 r1 v# G9 h9 p( i
plot([vPoint(1,1),vPoint(3,1)],[vPoint(1,2),vPoint(3,2)]);
7 J" p' I+ i, u3 |plot([vPoint(2,1),vPoint(4,1)],[vPoint(2,2),vPoint(4,2)]);
( a3 I+ U; Y+ z: e+ B- Dplot([vPoint(3,1),vPoint(4,1)],[vPoint(3,2),vPoint(4,2)]);3 s; M# f/ x; I
; S* x1 Z# V; v+ h8 F
2 ^( J/ c4 A3 l& u$ p已投稿到: 排行榜 圈子 阅读(39)|评论(0)|收藏(0)|打印|举报 / w" i: A- y. t! S
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