多机多窗口优化调度问题的模型与算法

最小化完工费用且具有多个时间窗口的多机调度问题,一直是组合优化领域的一个研究难点.首先给出描述问题的2种模型:整数规划IP(Integer Programming)模型,约束规划CP(Constraint Programming)模型.通过对IP模型和CP模型各自缺点的讨论,引出一个新的模型--混合IP-CP模型,重点讨论了该混合模型的求解方法,给出一个模型求解的启发式算法,经测试表明新模型和算法能极大地提高问题求解效率,为解决此类大规模优化调度问题提供了方法.     

4基于遗传禁忌混合算法的敏捷卫星任务规划

多星多载荷敏捷成像卫星自主任务规划是一个复杂的多约束、非线性NP困难问题.分析了卫星观测任务约束和星上资源约束,建立了多星多载荷自主任务规划模型.针对此任务规划模型的特点,以及传统遗传算法和禁忌搜索算法的优缺点,采用了一种遗传禁忌混合算法进行求解.混合算法将禁忌算法嵌入遗传算法作为禁忌算法变异算子,解决了遗传算法早熟的问题.仿真结果表明混合算法比遗传算法收敛速度更快,比禁忌算法优化效果更好.     

基于遗传禁忌混合算法的敏捷卫星任务规划

多星多载荷敏捷成像卫星自主任务规划是一个复杂的多约束、非线性NP困难问题.分析了卫星观测任务约束和星上资源约束,建立了多星多载荷自主任务规划模型.针对此任务规划模型的特点,以及传统遗传算法和禁忌搜索算法的优缺点,采用了一种遗传禁忌混合算法进行求解.混合算法将禁忌算法嵌入遗传算法作为禁忌算法变异算子,解决了遗传算法早熟的问题.仿真结果表明混合算法比遗传算法收敛速度更快,比禁忌算法优化效果更好.     

面向天文观测的空间科学卫星任务规划方法研究

面向天文观测的空间科学卫星任务规划是一个复杂的多目标优化问题.通过对天文观测类卫星的任务规划要素及约束条件进行抽象,建立了面向天文观测的多目标任务规划问题模型,在此基础上设计了基于NSGA-II的多目标观测任务规划算法,并通过实例进行了实验及结果分析.研究表明,该方法能够有效解决天文观测类卫星不同规模的任务规划问题.      

防空导弹动能杀伤多层弹道优化MDO算法应用

为了有效的毁伤目标,依据多层次优化方法提出了以杀伤概率优化为目标的防空导弹多层弹道优化模型.整个模型分为3层:导弹中制导段、导弹末制导段以及钨动能杆杀伤增强器动能毁伤目标阶段.将一个层次视为一个子系统,多层次弹道优化问题实质上就是多学科设计优化问题.通过系统分析与学科分析,提出了基于多学科设计优化理论和方法的多层弹道优化解决方法,用基于全局灵敏度方程的优化方法和一体化方法求解了系统优化问题.结果表明:两种方法都能有效解决多层次弹道优化问题,一体化方法的结果要更好一些.     

基于遗传算法的Tiling覆盖策略天文卫星任务规划

天文卫星机遇目标任务规划是一个复杂的多目标优化问题.针对Tiling覆盖策略的机遇目标任务规划要求及其约束条件进行抽象,建立任务规划问题模型,在规划模型基础上设计基于遗传算法的多目标优化任务规划算法TPA,并通过实例数据验证了不同参数条件下的求解.在解决Tiling覆盖策略的天文卫星机遇目标多目标任务规划问题时,所提方...     

基于满意决策的多机协同目标分配算法

多机协同目标分配问题是无人机UAV(Uninhabited Aerial Vehicle)研究 中一个重要的问题.考虑UAV差异、目标差异及战场态势对目标分配的影响,建立了多机 协同目标分配问题的数学模型.提出基于满意决策的目标分配算法,通过搜索个体满 意集合获取群体优化的目标分配方案.对多目标分配问题,将攻击方案作为个体满意集 合的元素扩展了基于满意决策的目标分配算法.为适应更大的问题空间的求解需求,提出递 阶分配框架,并将满意决策方法用于递阶分配.计算结果表明,算法能有效提 高搜索效率,并得到很好的优化效果.      

基于Gumbel Copula函数的多维Logit模型

针对多维Logit模型中的独立同分布(IID, Identically & Independently Distributed)条件假设,提出了一种基于Copula函数的离散选择模型.利用Copula函数获得多元随机变量的联合分布函数以及Gumbel Copula函数的特性,得到了任意2个随机项之差的联合分布,它依然服从Logistic分布,形式上只比现有的分布函数多了一个倍参数.进一步将此结果推广至多维选择问题,得到了无需IID条件下一个方案被选中的概率,从而克服了多维Logit模型的应用障碍.     

基于多目标优化的深空探测器姿态组合规划方法

深空探测器在执行姿态机动任务中,通常需要优化多个性能指标参数.此外,姿态指向约束和有界约束的存在显著减小了姿态机动路径的可行空间.在复杂的多约束条件下,多目标姿态机动优化对深空探测器系统是一个极大的挑战.提出多目标组合的概念,通过物理规划方法将多目标优化转换为单目标规划问题.考虑到欧拉路径的低能量特性,提出一种多目标组...     

不确定需求下航空公司枢纽网络优化设计

为了帮助航空公司合理规划航线网络，降低运输成本，从航空公司的角度出发，将机场容量看作到港和离港航班的函数，绘制了机场容量包络曲线。基于机场容量包络曲线构建了随机需求下多分配、非严格的两阶段混合整数随机规划模型，第1阶段确定网络的枢纽位置，第2阶段确定不同需求情形下城市对的运输路径和不同路径上的流量比例。当需求情形是离散变量时将两阶段模型转化为确定的等价规划。继而以东航为例选取13个机场对模型进行验证，并对运输成本折扣因子进行灵敏度分析。结果表明:在不同的折扣因子情形下选择的枢纽机场不同，折扣越大，选择的枢纽越多，网络总成本越低，且3种折扣因子情形下的枢纽选择与实际比较吻合；每种折扣因子情形下，当需求不同时航线网络的布局有所差异；对比需求确定和不确定下的模型结果差异，得出需求不确定下的网络总成本更低。可见需求不确定下的随机规划模型更加贴近实际，能够帮助航空公司规划符合实际情形的枢纽航线网络，并确定其在枢纽机场的容量份额。      

一种网络环境中的故障诊断模型

结合故障诊断的需求和存在的问题,提出了一种以故障症状、故障假设、诊断操作和观测操作节点为基本元素,并具有网络结构的诊断模型.在该模型基础之上,遵循诊断过程独立的假设,解决实际诊断过程中操作依赖关系的问题,提出了一种基于诊断贝叶斯网络DBN(Diagnosis Bayesian Network)的故障诊断算法.同时通过引入观测操作,加快诊断的速度并且降低诊断代价.试验表明,与P/C更新算法比较,该算法能更有效地降低诊断代价,实现快速故障诊断,较好解决了操作依赖的复杂故障诊断问题.      

基于成本分析的入侵检测响应模型

运用博弈论及信息安全技术有关理论,提出了一个基于成本分析的入侵响应投资模型,得出在此安全技术配置下博弈双方的最优策略,讨论了入侵响应的纳什均衡解,并通过成本分析从理论和实践两方面验证了此模型的合理性.针对现有入侵响应系统中不计成本就进行响应的问题,引入入侵损失和响应成本,通过比较二者关系,分析了系统管理员进行响应的条件成本,从而给出系统管理员灵活调整入侵响应的自适应策略,提高信息系统的安全性及抵抗攻击的能力,且避免不必要的资源浪费,实现信息保护和资源可用之间的平衡.      

改进（DSP）模型运用于货运中心信息系统规划

货运中心信息系统规划,是围绕着公路货物运输网络的信息系统布局,对货运中心适站量的信息输送方式,信息作业规模、以及信息系统的建设水平进行规划。在货物运输过程中,该信息系统需要处理有关物品运输、中转换装、车辆调度、运输代理等多方面的信息流,使之密切配合物流系统的管理,提高货物运输服务水平、工作效率及经济效益。该信息系统群的作业过程,是由一组与物流组织相关的成对信息系统,对每对O—D流进行作业。在满足运输网络流需求的条件下,信息系统的布局应要求以最低的系统费用或最好的效益来安排建设序列。DSP模型是送货系统问题规划模型,本文对该模型进行了适当的改造,首次将之运用到货运中心信息系统规划问题中。主要变化是:(1)一个货运中心为一个节点,所覆盖的运输区内的用户端点都合并到该节点中;(2)成本系数为决策变量的直接相关的函数。本方法已成功地应用于甘肃省货运中心运输网络规划,取得了满意的结果。     

一种优化项目计划的模型与算法

根据费用与进度综合管理的思想，在给出了项目可调余度与计划余度的定义与量化表示的基础上，提出了应用香蕉曲线，考虑资金占用与计划余度两因素来制定与调整项目计划的优化模型及其启发式求解算法，该模型与算法适合于大中型项目初步制定后，在满足工期，资源，费用约束条件下的网络计划优化问题。     

网络计算环境下任务调度问题研究

利用网上空闲处理机组成机群并行计算环境是快速增长的研究领域,任务调度是其中最关键性的问题之一.在基于消息传递机制的网络并行计算环境下,针对一类大粒度计算任务并行时协同同步工作问题,发展了一种新的静态调度模型,提出了调度算法,它映射一类特殊的并行程序任务到由网络上若干空闲处理机组成的机群中.研究表明该算法能减少此类并行程序的完成时间.      

基于数据驱动的非合作航天器姿态估计与预测方法

针对临近操作对非合作航天器的相对导航问题,考虑角速度测量缺失以及视觉特征丢失,提出了一种融合乘性扩展卡尔曼滤波和姿态预测的框架,实现了对非合作航天器的姿态估计和预测。采用惯性参数对状态向量进行了扩维,在缺少角速度测量的情况下预估了非合作航天器的姿态和相对转动惯量的比值。基于函数拟合和神经网络分别设计了两种姿态预测方法,解决了传统方法误差随时间累积的问题,有效减少了计算成本。最后,通过数值仿真验证了滤波估计和姿态预测算法的实时性和准确性。     

开源软件定制改造过程中的原型选择

在定制改造开发过程中选择合适的原型系统,可以达到提高定制改造过程效率、减少开发成本、缩短开发周期的目的.在定制改造过程的原型分析和评估中依托构造成本模型COCOMO(COstructive COst MOdel) II,提出一种新的软件成本评估方法,综合分析了影响定制改造过程的功能差异、性能、规模、稳定性等关键因素,量化了这些关键因素对定制改造过程中成本计算公式中的关键变量——等价代码——的影响.实际的项目显示,该方法对预期工作量的估计误差约为17%,远小于COCOMO II模型40%的可接受阈值.      

Optimal guidance based on receding horizon control for low-thrust transfer to libration point orbits

This paper addresses the design and computation of a guidance law for a transfer mission from an orbit near the Earth to a halo orbit around the libration point L₂ in the Sun–Earth system. The guidance law, which is designed based on receding horizon control and compensates for launch velocity errors that are introduced by inaccuracies of the launch vehicle, is solved using the generating function method. During the design of the closed-loop guidance law, the entire transfer mission, which is considered a nonlinear optimal control problem, is evaluated to obtain a nominal reference trajectory. Using the launch velocity errors and the uncertainty of the model, a spacecraft controlled by the proposed guidance law tracks the reference trajectory. Furthermore, the original Riccati differential equation in the receding horizon control algorithm is replaced by an equivalent convenient form of the Riccati differential equation that is based on the generating function. The high-efficiency solution of the equivalent equation avoids the online direct integration of the original Riccati differential equation, which significantly increases the computational efficiency for the receding horizon control problem. Numerical simulations using a nonlinear bicircular four-body model demonstrate the capabilities of the proposed receding horizon guidance law for the transfer mission. In addition, the generating function method improves the computational efficiency by at least one order of magnitude over the backward sweep method in solving the receding horizon control problem.     

面向订单的航空制造业多工厂生产与运输综合计划模型

在多个异质性离散型生产工厂的航空零部件集成制造环境下，以最小化生产与运输总成本为目标，研究了订单的分配以及零部件加工和成品装配、产品运输的综合计划制定问题，构建了整数规划模型。所建模型既不需要单独引入订单分配决策变量，也不需要在生产量和运输量的决策变量中添加订单维度，而是通过成品配送约束解决了订单分配决策问题，大幅度减少了决策变量数量，显著降低了模型的复杂度，提升了模型的实用性。以某航空制造企业为例验证了模型的有效性。