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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
6 {1 S7 l2 Z2 s( X4 `- h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。
4 m l# j! a6 O) L- f/ L; sfunction [Zp,Y1p,Y2p,Y3p,Xp,LC1,LC2]=JSPGA(M,N,Pm,T,P)
6 R- i0 l/ ]" _' q: M%-------------------------------------------------------------------------- @3 x# S$ b7 |5 y: V5 v. k" @# h6 A
% JSPGA.m
) P% r: m( {4 W( L% 车间作业调度问题遗传算法; Y$ T1 U' Z% T
%--------------------------------------------------------------------------
/ _7 [" l* w5 a" D7 u% 输入参数列表* e; L2 b: f" f& |
% M 遗传进化迭代次数
4 ]% p3 M, v( H% N 种群规模(取偶数)
# [" i* P. b: z x5 a& G% Pm 变异概率
" A+ k8 L& L" E7 N% T m×n的矩阵,存储m个工件n个工序的加工时间' L% o5 ?: i! q
% P 1×n的向量,n个工序中,每一个工序所具有的机床数目
6 s0 w4 f, g8 `% 输出参数列表
) e& {$ l" T/ C$ s# U! d% Zp 最优的Makespan值8 @$ w3 [: a$ J* q& ~1 Z
% 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
% S) e$ W) R2 D6 h9 G x6 S" b" A. @% 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' x: G8 G) G3 x8 r+ q
% Y3p 最优方案中,各工件各工序使用的机器编号, c: s- N2 T, u! P- J
% 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
. F9 n+ K/ t6 a7 _1 p5 m% LC1 收敛曲线1,各代最优个体适应值的记录
, a7 ^& ?+ |6 n+ E! S% LC2 收敛曲线2,各代群体平均适应值的记录
8 `# K' l6 R/ u% 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)
- `: k- F; p9 B! z$ U+ z* `) g& N( L5 v" Q
%第一步:变量初始化
# i! ]7 V+ h% R[m,n]=size(T);%m是总工件数,n是总工序数* ^8 L8 q* k3 V, ?/ }$ s
Xp=zeros(m,n);%最优决策变量
3 A/ c# w9 U* B) }0 M2 f) W F MLC1=zeros(1,M);%收敛曲线1* q3 c h) R8 ~ z1 e. R
LC2=zeros(1,N);%收敛曲线2' x9 A4 [. X! p2 `6 v M1 @- d
8 ^( f+ H3 C6 |0 x! B; m/ M%第二步:随机产生初始种群. Q: o5 N9 \. L4 ]( L2 ~0 d/ b
farm=cell(1,N);%采用细胞结构存储种群* Q% i( k. B& c) h5 P. R
for k=1:N( o2 \2 _- S, p F W
X=zeros(m,n);% ~0 v- \. M7 n, n5 c4 y* ~
for j=1:n
. h" s% v( A! y$ W for i=1:m4 E3 b( | r5 b
X(i,j)=1+(P(j)-eps)*rand;6 A) L" H/ u5 S4 E" C' L1 Y6 k
end
q( O" W3 b0 _3 d- o$ w! r! X end
: l4 Z& C1 f6 ^* G farm{k}=X;
' c: j) O& d% }9 yend
/ M$ c( ^' k2 u; {& t+ v/ i! n. ~8 S/ |& x' U' _& L0 ~) |+ l5 X
counter=0;%设置迭代计数器
+ P; T/ E7 y( z* f: g! e- Owhile counter
# |3 ~/ W6 o/ ^; f6 F0 w, a: ]
8 G1 O/ S! `6 G7 U& x; X %第三步:交叉
- `" J5 }. n6 W: A1 i2 W6 W$ n newfarm=cell(1,N);%交叉产生的新种群存在其中: d. ?& _6 h/ j
Ser=randperm(N);
: `8 f) w: T) H- g0 v" Y for i=1:2 N-1)
, g" @$ R: ?6 N A=farm{Ser(i)};%父代个体
$ p1 f9 h3 J/ i B=farm{Ser(i+1)};
2 T# \3 ]6 V8 |6 c Manner=unidrnd(2);%随机选择交叉方式9 E: y- P+ B8 Q! z$ c5 X- x
if Manner==1
" N! |9 S" U$ f b! e9 C6 Y cp=unidrnd(m-1);%随机选择交叉点
( {; A- m" h/ `* M %双亲双子单点交叉
' M0 U5 v9 X( R a=[A(1:cp, ;B((cp+1):m, ];%子代个体
' P* @' U6 S$ P5 X/ `4 a3 Z. O# m ? b=[B(1:cp, ;A((cp+1):m, ];
! e' @5 T; c( I% F else
/ q l. L# {( w% Y. x cp=unidrnd(n-1);%随机选择交叉点; p, J$ |3 R0 c7 c. |, `5 O
a=[A(:,1:cp),B(:,(cp+1):n)];%双亲双子单点交叉
- d8 X; I: L: Q& g1 W b=[B(:,1:cp),A(:,(cp+1):n)];
' G* x' q" |; ~1 R end" l/ z% ^& U% ?$ c! ^4 W& `
newfarm{i}=a;%交叉后的子代存入newfarm! G) e2 X( s9 \: m/ r- i1 ?' k( I! l
newfarm{i+1}=b;6 X( Q& m; M( t% R' O2 C3 g
end
( p" C2 E" Z$ X R4 k8 ^ %新旧种群合并
% ~$ j9 Y2 A" k+ O, U FARM=[farm,newfarm];
* {" p# t- h7 Z4 m- |& P
3 H6 p6 I" V8 A! n/ R8 c: \. y" x %第四步:选择复制
/ f- N7 c8 }$ H6 c$ R2 C FITNESS=zeros(1,2*N);) O8 ?/ a2 K7 f1 A
fitness=zeros(1,N);
! A( B, c# ~9 z& X plotif=0;
4 w$ o+ }* j' A& q. o' r( V for i=1 2*N)
7 p6 ?* u8 D! v1 ?" F6 A X=FARM{i};+ ^; |) U6 j+ D T
Z=COST(X,T,P,plotif);%调用计算费用的子函数
R) K+ S1 a" D$ N3 a' P4 R! O, i% ` FITNESS(i)=Z;3 ^/ \# V0 g' C* P% D( ~$ _
end& P1 u, d3 @/ k9 D' o" E) A- u
%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
. P5 v! u1 O$ Z- x2 p" E, ], F Ser=randperm(2*N);8 b2 C# y; v: ^& t4 w Y
for i=1:N. K% g( c O- z1 | [
f1=FITNESS(Ser(2*i-1));( d" ?" A) w- Y6 _3 @; Y. \8 B( b
f2=FITNESS(Ser(2*i));. I% J0 Y4 \& _+ p$ L2 X. Y
if f1<=f2
, M& p \; l$ y8 r/ F farm{i}=FARM{Ser(2*i-1)};
1 ]3 P0 A! W+ } fitness(i)=FITNESS(Ser(2*i-1));
. T. |4 p9 z U, E# c" f else4 L" s+ E. R1 `, k; j
farm{i}=FARM{Ser(2*i)};
/ U8 R2 i- A2 X) i fitness(i)=FITNESS(Ser(2*i));+ a+ F$ ^; i# G" y3 |0 Y1 l
end w: }& I2 V- U5 E- j
end
u& |. ~! V- |: r# \7 s %记录最佳个体和收敛曲线
8 ]# l% h( P0 O& m8 S minfitness=min(fitness)- `! `/ Q' H/ @+ ?& b0 F' H. h
meanfitness=mean(fitness)7 K9 C( ]8 C: Y& m9 e1 ^, }
LC1(counter+1)=minfitness;%收敛曲线1,各代最优个体适应值的记录' c2 s4 D- f0 @
LC2(counter+1)=meanfitness;%收敛曲线2,各代群体平均适应值的记录
2 [* n: A6 ?, H* l# j! C7 T4 i pos=find(fitness==minfitness);& [' U) Z( r0 C K6 G# v
Xp=farm{pos(1)};
7 V- T9 X& c% R$ `4 w( M) L) n " N* ~7 S% j, U& n6 M0 T! e/ ?
%第五步:变异
* n4 r( `6 u# j7 @ for i=1:N4 ^ R& B. k, E9 |2 o& u7 T/ p6 F
if Pm>rand;%变异概率为Pm
; D }! l; i8 T! L) B/ N7 V! e X=farm{i};
0 C6 f8 s7 @* A/ H I=unidrnd(m);
+ u, y$ Q% Z; ^0 @' R% e J=unidrnd(n);
( g7 e$ Y, K' z# K7 R, W" t X(I,J)=1+(P(J)-eps)*rand;! i* W. L: F! H5 Q1 j" p, q2 V9 D
farm{i}=X;
# X! _& l' \$ G end
0 r* Q1 E& s8 `0 D$ j6 o) S end
, J3 D( e) T, V/ w farm{pos(1)}=Xp;
& Y+ ^ V1 e2 K0 I# b0 m. k" F 1 O: a0 M1 x# [4 p0 l
counter=counter+1
3 N* N0 r9 w. j: p, x% I! ?. N# G/ Pend5 o g" v9 o; X3 i# x% l
8 N, v, k( {2 z( W6 E6 Y8 v%输出结果并绘图6 E) \) W1 B! M) a; N
figure(1);$ o0 @) S7 M9 A+ S K9 D
plotif=1;' Z* t5 V, b2 H" {6 }% a: b
X=Xp;7 u# a& O$ L( @
[Zp,Y1p,Y2p,Y3p]=COST(X,T,P,plotif);, }8 h/ v& A4 @* j
figure(2);
7 y, m! R6 ?. C% ~. k: }9 l# Tplot(LC1);) }) a: j$ R6 N I$ q6 u9 v
figure(3);
. e) A. k9 l, K% k" h2 mplot(LC2);
6 T k) e' s) Z' b* `
4 b, A/ W5 [# ?; b
, O/ O' M: b2 r3 x: a
) D5 i! w7 G$ ?% X, k& {* ~- g+ N5 A
function [Zp,Y1p,Y2p,Y3p]=COST(X,T,P,plotif)
~& G: }& [4 t% y9 g, t# ~% JSPGA的内联子函数,用于求调度方案的Makespan值
+ I1 Y2 B- F' g4 ~8 a4 l8 A% 输入参数列表
; i+ l, S. t7 I) V# N& U7 L' j2 o% X 调度方案的编码矩阵,是一个实数编码的m×n矩阵
5 g, Z$ e+ }8 M+ b) Y4 c% T m×n的矩阵,存储m个工件n个工序的加工时间
2 k7 A0 U+ J8 y$ z7 d8 X' A% P 1×n的向量,n个工序中,每一个工序所具有的机床数目
# M( Y" P6 S$ A- D% plotif 是否绘甘特图的控制参数
7 V5 I5 U/ Q/ I, V! j: h) k% 输出参数列表& i4 Z3 ]8 F _. ~
% Zp 最优的Makespan值3 q! Q/ Z$ {# c W0 J2 M' H8 z
% Y1p 最优方案中,各工件各工序的开始时刻
$ q! E5 ]: Y" f/ s2 s( V' n9 c% Y2p 最优方案中,各工件各工序的结束时刻7 m7 n9 g' W7 K4 }( I5 A: a. @- n
% Y3p 最优方案中,各工件各工序使用的机器编号9 W, u! \/ U1 |& W
. ^) E! h+ j% B. @% Q%第一步:变量初始化6 M; Q/ t$ W1 E' J/ {! y9 x* w
[m,n]=size(X);
/ a: q' G, D5 JY1p=zeros(m,n);5 l7 I1 X' P; S5 Z! U* Q
Y2p=zeros(m,n);4 J1 F. s- F2 W Y" @8 P! e
Y3p=zeros(m,n);
. U g; a+ ?" C- E/ @4 ]+ o9 g* u( ?; D$ d7 w6 \* i; T' w
%第二步:计算第一道工序的安排" q# @$ R0 U# Z- ?6 X
Q1=zeros(m,1);
1 S$ t" M2 J* X: X1 yQ2=zeros(m,1);
' B- ^* l: X( w7 S! D, AR=X(:,1);%取出第一道工序
* u" c" v" c- @8 K) b- \' @) yQ3=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& U- Q f! w" K
%下面计算各工件第一道工序的开始时刻和结束时刻
: Z8 _0 B& [ Z& X9 `8 ?6 I+ k& ]for i=1 (1)%取出机器编号
* a/ N3 l, d ` b$ a, N+ u 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
* c) `) o+ }, T- c, @ lenpos=length(pos);
, C4 ?* r" A) J if lenpos>=1% ]/ {! [! U8 n+ I' e, A
Q1(pos(1))=0;
' p. B' @ c% n( ?! D Q2(pos(1))=T(pos(1),1);
" u5 C9 x7 {' S5 g! _0 o; g if lenpos>=29 J+ G: {5 a# P$ ?# A# J
for j=2:lenpos* b1 t( e' K% ]* G8 W5 ] I$ A
Q1(pos(j))=Q2(pos(j-1));
5 X; {1 A4 X6 K6 A6 D; ^$ X( u Q2(pos(j))=Q2(pos(j-1))+T(pos(j),1);, H5 A1 f9 O6 b, F8 P! r# E
end
$ V; b$ Q+ K3 r: w( N2 { end1 H( t; q7 J f$ D. p
end
) J2 C; G6 S, s+ b; k/ z1 |! Zend
: }+ N1 @/ e8 i! AY1p(:,1)=Q1;
. z U7 e, z, D: n" M& Z. JY2p(:,1)=Q2;8 L. r2 L; _$ n
Y3p(:,1)=Q3;
$ b3 Q0 s% f2 h3 X6 `7 q/ p; j1 [ c8 Y0 ?
%第三步:计算剩余工序的安排
( ?& ]+ E+ o/ v& [for k=2:n, U4 t# o& V8 ~3 c# T' }4 X: O
R=X(:,k);%取出第k道工序
0 E7 `& k1 D# w4 a3 U5 ~9 [% e5 T 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
3 S5 I) d4 J/ g: n3 L %下面计算各工件第k道工序的开始时刻和结束时刻3 ~$ K8 L( y+ d. W) q
for i=1 (k)%取出机器编号
- G: ]+ B- L- Y 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
% u) p8 q2 \2 E7 [ lenpos=length(pos);) c& j+ b( E: J) X
if lenpos>=1
3 K$ B2 s$ E3 p POS=zeros(1,lenpos);%上一个工序完成时间由早到晚的排序: I- z+ O$ h2 P- Y
for jj=1:lenpos, h, j0 m& D2 i3 I0 |: p) ]+ H/ ?
MinEndTime=min(EndTime);) \) k! |0 {% l& h
ppp=find(EndTime==MinEndTime);2 S5 M ^2 P1 ~; o/ f3 N( o
POS(jj)=ppp(1);
' q' `2 p& m% N0 T) s* a& E EndTime(ppp(1))=Inf;+ V, l7 O$ J+ P: u; o
end % d: T/ C6 P* F$ r1 z
%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- P) r9 }/ Z: D8 i8 I2 s) @
if lenpos>=2- p- h* m: B- _
for j=2:lenpos1 m7 L- G7 H; F/ B0 r& H C: O7 u
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& e# Y3 x9 h4 j/ o
if Q1(pos(POS(j))) Y$ l" e6 W: q3 h0 g
Q1(pos(POS(j)))=Q2(pos(POS(j-1)));( v; @" v' R% R" U
end
+ _+ a1 y& a% ~: T end4 w% ?5 I2 B$ }% p: f! o
end
1 a( T' J4 @+ M end4 x6 r7 H s) ]/ Z; S- W
end9 q( s! k* _; I3 W9 ?' b/ x
Y1p(:,k)=Q1;+ b2 X6 _1 |) z- }' I/ i
Y2p(:,k)=Q2;
+ Y7 E- e( B/ b2 b! a; g* p9 G; E Y3p(:,k)=Q3;. u1 W$ e% {8 @( T% b
end& k# j' t0 U+ |* v8 C
- q4 y( k3 g- R0 V
%第四步:计算最优的Makespan值' G0 {8 R9 ^8 ~
Y2m=Y2p(:,n);+ C! n( X, v( O) j8 I K, i% I
Zp=max(Y2m);
% z8 O( R; l) p2 z
. q& i5 h5 u: e5 {8 y. ~) U/ l%第五步:绘甘特图# m: `: j2 h' o
if plotif
# A& B; P8 L' E" n9 G for i=1:m5 `8 X2 ]' r0 @& i6 u
for j=1:n
1 f9 Z6 a" c- L1 [9 ~# ` mPoint1=Y1p(i,j);4 l+ |, G& S& G$ V
mPoint2=Y2p(i,j);
( y4 D- N; s& \+ r, M& w+ H mText=m+1-i;7 c5 r) M S4 p8 Z8 O
PlotRec(mPoint1,mPoint2,mText);% g( i5 k! k$ Z0 Q. a* i$ V
Word=num2str(Y3p(i,j));
3 W8 H' ~& O9 ` D# d0 _" ]# E6 G6 z %text(0.5*mPoint1+0.5*mPoint2,mText-0.5,Word);
: k, v% p9 ~ l2 _$ Z9 N* @6 k hold on. B6 [) d4 v( W& ^
x1=mPoint1;y1=mText-1;' D8 |! A, u5 V, t9 T
x2=mPoint2;y2=mText-1;
/ e) w* e6 j3 H* a8 x! B' v- c x3=mPoint2;y3=mText;
. X8 ~7 u; ^% W1 D x4=mPoint1;y4=mText;
9 x, w, t" C l( M* `1 H %fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],'r');
) I9 ]# f; k7 g5 U9 I# m fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[1,0.5,1]);
) O' }2 A8 }3 |" X& J text(0.5*mPoint1+0.5*mPoint2,mText-0.5,Word);; d7 w6 I7 E t z) }' u, y) `
end1 L3 L! d' {. \, d$ b8 q
end
' I2 d; ~9 C6 E; {end# @* a) X6 {+ P# X5 m. H; W
1 I) v+ N* }; L2 x8 s$ P; P5 d- D, ]% ]% x9 K0 |1 M5 A
function PlotRec(mPoint1,mPoint2,mText)
1 {- j* b+ X6 `/ G" o% 此函数画出小矩形
4 W0 L* x* v7 d% X8 P' p4 D4 ?9 d; f% 输入:9 U$ e3 H3 }9 p
% mPoint1 输入点1,较小,横坐标9 s ?1 W7 J- K
% mPoint2 输入点2,较大,横坐标6 `; D$ M7 H) r4 I
% mText 输入的文本,序号,纵坐标0 t' K, J9 N1 U; H c5 c4 I
vPoint = zeros(4,2) ;
# y1 u* W& r3 g6 S+ \vPoint(1, = [mPoint1,mText-1];+ e& m2 C0 e* J T) `9 W
vPoint(2, = [mPoint2,mText-1];
3 D" A, `5 }* @vPoint(3, = [mPoint1,mText];+ ]- `/ A/ ]1 ^( _! A
vPoint(4, = [mPoint2,mText];6 |9 A' R' E2 h# r( \' f# ]; w( A- w
plot([vPoint(1,1),vPoint(2,1)],[vPoint(1,2),vPoint(2,2)]);
2 }- o O) g1 U1 Uhold on ;
( ]1 t ?$ N" @% Xplot([vPoint(1,1),vPoint(3,1)],[vPoint(1,2),vPoint(3,2)]);1 o3 |5 E. @+ h- l5 d9 s) d0 u
plot([vPoint(2,1),vPoint(4,1)],[vPoint(2,2),vPoint(4,2)]);
+ x4 x% H# b, F+ t" Iplot([vPoint(3,1),vPoint(4,1)],[vPoint(3,2),vPoint(4,2)]);; r m& _! a5 q; E
- F: n4 I- s( A
5 A$ q6 \; S1 D5 ?已投稿到: 排行榜 圈子 阅读(39)|评论(0)|收藏(0)|打印|举报 ) h' y8 I7 j/ `9 z
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