成像卫星密集任务合成方法及其调度算法

当一般卫星面临问题规模较大且任务比较密集时,传统的调度模型会出现任务排斥,造成观测效率及观测收益都较低的现象.针对该问题,提出了基于任务合成机制的多星调度算法.首先,考虑任务之间的约束条件,建立基于均值漂移的卫星任务合成算法;然后,考虑卫星资源的固存约束、能量约束,以及观测任务之间的观测时间、观测角度等约束条件,建立了基于均值漂移的多星任务合成调度问题模型;最后,结合任务合成算法及问题特点,用改进的蚁群求解算法进行求解,并设计了Insert搜索算子来提高算法的探索能力.仿真实验验证了该任务合成方法及求解算法的效率.     

基于约束满足求解思路的卫星接收任务调度

针对地面站接收资源的组织和工作方式建立了一个资源配置图,在资源配置图的基础上进一步建立调度问题解空间的数学模型。在研究了一类约束满足问题之后,提出一种基于资源配置图的局部搜索解空间的多站多星接收任务调度算法,并分析了算法时间性能。     

多星多载荷联合调度问题建模研究

在对多星多载荷联合调度过程及约束条件分析的基础上,从约束建模及启发式调度规则设计的角度对多星多载荷联合调度方案生成中的关键问题进行了深入研究,建立了基于阶段优化的多星多载荷联合调度模型,提出了基于规则的启发式构造算法。     

面向炼钢厂多机多任务天车调度的仿真方法

天车调度对于炼钢厂车间中各生产工位间物流的衔接、顺行以及整个企业生产节奏的调控具有重要意义,且同时受到时间、空间约束以及生产计划等的限制,是典型的多机多任务约束问题。为此,建立了一种时空约束下基于规则演化的仿真模型,以优先保证炼钢-连铸生产作业任务的完成为目标,合理安排多任务在车间作业跨中多台天车上的分配,并考虑多任务之间的时间约束和多台天车之间的空间约束问题,设计基于任务分配规则、冲突处理规则、任务结束规则的仿真模型运行规则用于控制天车执行任务的运行过程。该方法可避免对调度问题进行理论求解的困难,通过对某炼钢厂炼钢-连铸生产作业计划的离线模拟测试表明:能够避免天车运行过程中的时间空间冲突,以获得合理的天车运行调度方案,为生产调度提供指导。     

考虑多晶圆流的集束型设备群调度方法

为有效解决集束型设备群多品种晶圆调度问题,构建考虑多晶圆流集束型设备群调度算法.统筹考虑多晶圆流、驻留和资源约束等特征,并以系统Makespan最小为目标,建立数学模型.集束型设备群调度分解为外层晶圆序列决策和内层机械手调度两个阶段,采用蚁群寻觅结合双向搜索策略,将蚁群算法融合到晶圆时间约束集搜索算法迭代过程中.在此基础上,提出了ASTC(ant systems and time constraints)调度算法.对该调度算法进行仿真实验分析,结果表明该算法的有效性.     

车联网环境下考虑续航时间约束的公交车辆行车计划编制

公交车辆的行车计划智能化编制是"互联网+交通"和公交优先战略的重要体现,也是提高公交吸引力和缓解城市交通拥堵的有效途径.在对现有行车计划编制模型进行研究的基础上,提出了燃料续航时间约束条件下的多场站行车计划编制模型,并依托车联网环境的信息交互,探讨了续航时间约束下的车辆调度问题与背包问题的对应关系,提出了一种应用贪婪算法求解该问题的方法.最后,通过算例验证了模型的有效性,并对比了参与调度车辆数目与续航时间约束对结果的影响.分析结果表明:在续航时间约束不变的情况下,增加调度车辆的数目,可以降低空驶时间和执行里程,但车辆执行时间的波动性增大,车辆间运行公平性降低;增加续航里程可以增加车辆的使用频率,提高车辆的使用效率.公交车辆的行车计划编制不仅要考虑费用,还需考虑车辆接受班次任务的均衡性,宜根据不同的续航时间约束条件来管理调度车辆.     

炼钢车间多天车动态调度仿真方案

针对炼钢车间多天车动态调度问题，提出了一种滚动调度策略下的仿真调度方案.模型目标函数考虑了最小化天车调度与工序调度在时间节奏上的偏离度，同时考虑了最小化天车工作量及其差异；约束条件在遵守天车避碰约束的同时，考虑了工位容量约束和重调度各种初始条件对天车调度的约束.模型以基于仿真的启发式方法求解.以某炼钢车间双天车调度为实例进行了仿真实验.实验结果表明，该天车调度方案能够维护工序调度稳定，减少和均匀天车工作量.滚动调度策略下，提出的启发式方法所得解的优化性能最高能达到最优解的96.3%.提出的滚动调度策略下的启发式方法相比于现场采用的实时规则调度方法，调度优化性能提高26.4%.     

一种快速带环数据流图的流水线调度算法

在带反馈环的数据流图的高层次综合调度中。提出了一种基于时间约束并考虑资源约束的调度算法．该算法利用了数据流图中的迭代内及迭代间的优先约束，采用retiming和流水线操作来进行并行的构造调度．提出的基于待调度稍点的retiming算法可以缩短常规的对调度空间搜索最优解的时间，从而快速地完成满足时间和空间约束的调度．     

基于反馈控制的车用空调装配车间动态调度方法

为了有效解决不确定性环境下车用空调装配车间动态调度问题,通过分析固有不确定性、离散不确定性、外部环境不确定性等影响因素,制订了基于双反馈控制的信息反馈机制,在此基础上提出了一种车用空调装配车间动态调度方法,并综合考虑可重入约束、设备能力约束、时间离散化约束等,建立了以提前或延期惩罚、完工时间、加工成本和质量损失为优化目标的车用空调装配车间多目标调度模型。针对模型特点设计了分段染色体编码方式、交叉算子和变异算子,防止遗传操作过程中非法解的产生,提高了求解效率。最后以实际应用案例验证了方法的有效性与实用性。     

考虑机器人约束加工的制造单元调度方法

为了有效解决机器人制造单元中考虑机器人约束加工(Robot Restricted Processing,RRP)的调度问题,提出了基于时间约束集的调度策略.通过内外驻留和基本周期等概念对RRP问题进行描述,以系统平均制造周期最小作为目标,建立综合考虑RRP、驻留及资源约束的调度数学模型.为最优化机器人作业顺序,提出了一种禁忌循环时间点(Tabu Circulatory Time Point,TCTP)搜索算法.并且进行了仿真实验分析,结果表明该算法是可行且有效的.     

基于单元特定事件的多缓冲炼钢连铸生产调度建模

针对炼钢-连铸生产实际,提出多缓冲炼钢-连铸生产调度问题。考虑缓冲、分配、排序、时间、连铸等实际约束,建立基于单元特定事件的连续时间混合整型线性规划模型,实际案例验证了该模型的有效性。     

一种考虑能源约束的炼钢-连铸调度优化方法

针对碳达峰、碳中和背景下炼钢-连铸生产调度须要重点考虑的能源约束问题,结合钢铁生产能量流和物质流耦合的特点,在设定工序能源负载约束的基础上,建立了同时追求最大完工时间和总等待时间最小化的多目标生产调度优化模型．然后运用适应度分层进化和先知种群策略改进非支配排序多目标遗传进化算法(NSGA-Ⅱ),基于实际炼钢-连铸生产调度实例的数值计算结果表明：所提多目标优化调度模型能够在能源约束下完成生产调度优化,先验知识和分层进化策略较显著地提升了算法NSGA-Ⅱ的性能．     

云计算和大数据环境下工作流数据感知调度

为了解决具有数据约束的工作流多标优化调度问题,提出了一种在保证业务逻辑前提下并考虑数据约束的数据感知调度算法.首先通过将工作流调度建模为一个多目标优化问题,开发了一种数据感知蚁群算法(DACO)来搜索最优调度方式,其次在该算法中将判断每个任务所需的数据量和任务之间的数据约束,感知每个业务之间的数据流,最后分治策略来搜索最优调度.实验结果表明,该算法在效率和成本效益方面优于现有的求解方法.     

虚拟单元跨单元动态调度问题研究

针对虚拟单元生产过程中随机扰动所导致的资源冲突、虚拟单元协同生产及共享资源的特点,结合时间约束网络和图论的相关知识,对虚拟单元跨单元动态调度问题进行研究。同时考虑设备资源约束和交货期时间约束,建立具有虚拟单元特色的虚拟单元跨单元动态调度的时间约束网络模型,并运用协同优化思想,提出双层时间约束网络的单元间协同优化算法和基于度的反应式人机协同算法用于模型的求解。最后对算法进行了实例验证,结果表明,该方法可为生产计划制定人员快速调整原生产调度计划方案提供便利和一定的理论基础。     

一种基于双启发式退出规则的多星实时调度算法

多星实时调度问题是目前卫星调度领域的研究热点.针对实时任务动态到达的情况,建立了多星实时调度数学规划模型.提出了基于任务紧迫度和最大比例自由度的双启发式退出规则的多星实时调度算法.仿真实验结果表明,该算法较好地平衡了调度收益和稳定性,适用于多星实时调度问题.     

基于冲突成像概率的多星任务预调度算法

研究高效的卫星调度算法对于解决任务分配不合理问题,充分利用卫星资源收集地面信息,提高对地观测系统的效率具有重要意义.本文针对多星分布式协同调度模型的第一阶段预调度问题,考虑卫星性能指标和成像约束条件,将多星调度问题分解为单星自主调度问题.为求解该问题,本文通过计算任务的可用时间窗口之间的潜在冲突系数和实际冲突系数及能量系数,提出一种基于冲突成像概率的调度（Collision Imaging Probability Based Schedule,CIPBS）算法,根据可用时间窗口分布特点预测每个任务被每颗卫星成功调度的概率,从而设计任务分配方案,尽可能提高能被成像任务的总权重.本文设计了3种不同分布的任务场景来评估CIPBS算法的适应性和效率,实验结果表明均有10%～20%的性能提升.     

求解具有时空约束的天车调度问题Memetic算法

天车调度是一个NP难的多机多任务调度问题.针对炼钢-精炼-连铸生产过程中的天车调度问题,考虑时间和空间约束,建立了以钢水等待时间最少为目标的天车调度模型.提出了改进的Memetic算法,设计了采用任务分配规则和冲突处理规则的个体解码方式、PPX交叉算子和局域搜索算子;用该算法对模型进行求解,并与遗传算法进行比较.对某钢厂炼钢-精炼-连铸生产过程的天车调度问题的测试表明:与遗传算法相比,用该算法求解的等待时间最多减少16.67%,并具有很高的稳定性.     

求解具有时空约束的天车调度问题Memetic算法

天车调度是一个NP难的多机多任务调度问题.针对炼钢-精炼-连铸生产过程中的天车调度问题,考虑时间和空间约束,建立了以钢水等待时间最少为目标的天车调度模型.提出了改进的Memetic算法,设计了采用任务分配规则和冲突处理规则的个体解码方式、PPX交叉算子和局域搜索算子;用该算法对模型进行求解,并与遗传算法进行比较.对某钢厂炼钢-精炼-连铸生产过程的天车调度问题的测试表明:与遗传算法相比,用该算法求解的等待时间最多减少1667%,并具有很高的稳定性.     

考虑班次约束的Job Shop等量分批调度算法

为解决产品种类多、中小批量的多目标柔性作业车间调度问题,提出了一种基于等量分批方法的多目标柔性分批启发式调度算法。考虑了实际生产中的班次作息时间等约束,采用FIFS与EDD、SPT及OSPT策略相结合的多种分派规则,使得算法在优先调度空闲机床的情况下,根据不同的分派策略得出短批次优先、短订单优先、交货时间优先的三种调度结果,决策者可根据三种调度结果的性能选择最适合的调度方案。实例计算结果表明,该算法是高效、可行的。     

考虑需求响应的多目标模糊机会约束动态经济调度

风电和需求响应参与电网调度带来了显著的经济效益并降低了负荷波动,但是风机出力的不确定性给电网动态经济调度带来挑战。针对上述问题,建立考虑需求响应的多目标模糊机会约束动态经济调度。首先,分析风电预测误差在不同功率的模糊特性,并拟合出模糊参数,进而获得风电的模糊隶属度函数。其次,根据模糊理论对系统约束形成可信性测度的模糊机会约束,建立考虑经济和负荷方差的多目标优化模型。在模型求解上,采用清晰等价类将机会约束清晰化,采用基于分解的多目标进化算法求解,然后采用模糊聚类的Pareto最优解集筛选最优解。算例结果表明,所提出的模型,能够有效权衡风电并网风险、系统利润和系统负荷波动。