24、自动导引车系统的去中心化实时控制算法

自动导引车系统的去中心化实时控制算法

在自动导引车（AGV）系统中，实现高效的实时控制和路径规划是一个关键挑战。本文将介绍用于AGV系统的去中心化实时控制算法，包括死锁检测与解决、死锁预测、路由算法以及代理设计等方面。

1. 问题定义

我们将铁路网络抽象为一个平面无向图：
- 度为3的顶点代表道岔。
- 轨道被划分为不同的区域，每个区域对应一个度为2的顶点，确保每辆穿梭车占据一个顶点，且一个顶点不能被多辆穿梭车同时占据，以维持安全距离。
- 图中的边直观地表示轨道和道岔的连接关系。穿梭车需要可靠且自主地到达特定顶点（目的地）。

2. 死锁问题

在具有并行进程和共享资源的系统中，死锁可能发生的四个必要条件如下：
1. 互斥 ：一个进程独占资源。
2. 不可抢占 ：进程必须自行释放资源。
3. 占有并等待 ：进程占有一个资源并在请求另一个资源时等待。
4. 循环等待 ：两个或多个进程相互等待对方释放资源。

我们的AGV系统满足这些条件。传统上，处理死锁有三种方法：避免、预防和检测与解决。在去中心化系统中，避免死锁需要全局信息，不太实际；死锁预防由于物理限制也难以实现。因此，死锁检测与解决是去中心化系统的可行方法。

2.1 死锁检测与解决

穿梭车需要能够在本地检测死锁情况。在去中心化系统中，这并非易事。我们假设相邻顶点上的穿梭车之间可以通信，采用简单的边追逐方法：
- 穿