A single server retrial queue with general retrial times and two-phase service

An M / G / 1 retrial queue with a first-come-first-served (FCFS) orbit, general retrial time, two-phase service and server breakdown is investigated in this paper. Customers are allowed to balk and renege at particular times. Assume that the customers who find the server busy are queued in the orbit in accordance with an FCFS discipline. All customers demand the first “essential” service, whereas only some of them demand the second “optional” service, and the second service is multioptional. During the service, the server is subject to breakdown and repair. Assume that the retrial time, the service time, and the repair time of the server are all arbitrarily distributed. By using the supplementary variables method, the authors obtain the steady-state solutions for both queueing and reliability measures of interest. This research is supported by the National Natural Science Foundation of China under Grant No. 10871020.     

Optimal policy for controlling two-server queueing systems with jockeying

This paper studies the optimal policy for joint control of admission, routing, service, and jockeying in a queueing system consisting of two exponential servers in parallel.Jobs arrive according to a Poisson process.Upon each arrival, an admission/routing decision is made, and the accepted job is routed to one of the two servers with each being associated with a queue.After each service completion, the servers have an option of serving a job from its own queue, serving a jockeying job from another queue, or staying idle.The system performance is inclusive of the revenues from accepted jobs, the costs of holding jobs in queues, the service costs and the job jockeying costs.To maximize the total expected discounted return, we formulate a Markov decision process(MDP) model for this system.The value iteration method is employed to characterize the optimal policy as a hedging point policy.Numerical studies verify the structure of the hedging point policy which is convenient for implementing control actions in practice.     

Optimal reinsurance and investment strategies for insurers with regime-switching and state-dependent utility function

This paper considers a proportional reinsurance-investment problem and an excess-of-loss reinsurance-investment problem for an insurer, where price processes of the risky assets and wealth process of the insurer are both described by Markovian regime switching. The target of the insurer is assumed to maximize the expected exponential utility from her terminal wealth with a state-dependent utility function. By employing the dynamic programming approach, the optimal value functions and the optimal reinsurance-investment strategies are derived. In addition, the impact of some parameters on the optimal strategies and the optimal value functions is analyzed, and lots of interesting results are discovered, such as the conclusion that excess-of-loss reinsurance is better than proportional reinsurance is not held in the regime-switching jump-diffusion model.     

延迟D-策略Geo/G/1排队系统的队长分布及容量的优化设计

考虑延迟D-策略离散时间Geo/G/1排队系统, 使用全概率分解技术, 从任意初始状态出发, 研究了队长的瞬态和稳态性质, 推导出了在任意时刻n⁺ 瞬态队长分布的z-变换的递推表达式和稳态队长分布的递推表达式, 并获得稳态队长的随机分解结果, 同时得到了系统在三种任意时刻(n^-, n, n⁺)处稳态队长分布的重要关系. 最后, 通过数值实例, 讨论了稳态队长分布对系统参数的敏感性, 并阐述了获得便于计算的稳态队长分布的表达式在系统容量优化设计中的重要应用价值.     

Optimal control of an M/G/1 retrial queue with vacations

In this note, we consider an M/G/1 retrial queue with server vacations, when retrial times, service times and vacation times are arbitrary distributed. The distribution of the number of customers in the system in stationary regime is obtained in terms of generating function. Next, we give heavy traffic approximation of such distribution. We show that the system size can be decomposed into two random variables, one of which corresponds to the system size of the ordinary M/G/1 FIFO queue without vacation. Such a stochastic decomposition property is useful for the computation of performance measures of interest. Finally, we solve simple problems of optimal control of vacation and retrial policies.     

急诊非强占优先权下Geom/NB/1排队系统常规病人等待时间及损失率

考虑CT室具有急诊非强占优先权和常规病人有限容量的Geom/NB/1排队系统.首先构造一个二维拟生灭链,用矩阵几何解方法获得平稳分布.对同一排队系统再构造一个一维生死链,用全概率分解技术获得处于等待队列第J相位的常规病人的等待时间.然后用平稳分布获得任意一个常规病人的期望等待时间和他被拒绝进入的概率.最后以医院实际数据为基础给出数值算例.分析可变参数对常规病人队列等待时间,损失率和医疗资源利用率的影响.     

Reliability indices of discrete-time Geox/G/1 queueing system with unreliable service station and multiple adaptive delayed vacations

This paper considers the discrete-time Geo~x/G/1 queueing model with unreliable service station and multiple adaptive delayed vacations from the perspective of reliability research.Following problems will be discussed:1) The probability that the server is in a generalized busy period at time n;2) The probability that the service station is in failure at time n,i.e.,the transient unavailability of the service station,and the steady state unavailability of the service station;3) The expected number of service station failures during the time interval(0,n],and the steady state failure frequency of the service station;4) The expected number of service station breakdowns in a server’s generalized busy period.Finally,the authors demonstrate that some common discrete-time queueing models with unreliable service station are special cases of the model discussed in this paper.     

多态退化串联可修系统的最优维修更换策略

针对工程技术领域中的多失效状态的串联退化可修系统, 提出了一种维修更换模型. 假设系统中的部件有多个失效状态, 故障时以一定的概率进入其中某个状态, 部件不能修复如新. 以系统中部件的故障次数为更换策略, 系统的平均费用率为目标函数, 利用推广的几何过程理论建立数学模型, 证明了最优维修更换策略的存在性. 最后, 通过一个数值例子验证了本方法的有效性.     

设备多状态、多类顾客制造系统的生产速率和库存分配联合决策

在生产制造系统中, 设备状态严重制约系统产能, 并增加生产过程的不确定性. 为应对不确定性对系统的影响, 对顾客进行细分, 实施差异化服务. 在顾客泊松达到、 缺货不补的假设下, 研究了设备多状态、多类顾客制造系统的生产和库存分配联合决策问题. 利用马尔科夫决策理论, 建立了系统在无限期期望折扣总成本准则和平均成本准则下的最优方程, 并证明了最优策略具有相似的结构性质. 最优生产速率策略是生产阈值水平随设备状态非增的阈值策略, 即当库存水平降至该阈值水平之下时, 以允许的最大生产速率生产, 否则不生产. 最优库存分配策略是分配阈值水平随设备状态非增的阈值策略. 另外, 缺货成本大的顾客具有较低的分配阈值.     

生产服务系统优先权能力协同分配策略

随着传统制造企业的经营模式向服务型制造的转变,企业所面对的传统生产库存系统转变为生产服务系统. 研究了由生产设施和服务中心组成的柔性生产服务系统的生产和服务能力协同分配问题. 生产设施生产两类产品,服务中心基于对应的产品为两类顾客提供服务. 管理者在生产和服务能力均有限的情况下需要决定将生产(服务)能力分配给哪一类产品(服务订单). 在集中决策下通过边际分析得到了最优服务能力分配策略.通过数值实验得到了最优生产策略的特征,然后基于最优策略特征,设计了固定优先权基本库存策略作为生产能力分配策略. 最后通过数值实验分析了由最优服务策略和设计的生产策略构成的协同能力分配策略的有效性,为企业的运作管理提供理论指导.     

考虑故障率交互作用的双组件系统周期性预防维护策略

提出并构建了一个改善因子模型来描述设备维护的改善效果,该模型综合考虑了维护成本、设备年龄以及维护过程学习效应等影响因素.考虑两组件间故障率存在交互作用且随着交互作用次数递增,引入一个调节因子来描述组件间故障率的交互影响.此调节因子为其中一个组件的累计故障次数的非减函数,用该调节因子施加于另一组件的故障率函数.在维护的策略上,考虑在第N次预防维护时将系统整体置换,预防维护间隔期内若发生故障则以小修处理,由此构建一个考虑故障率交互作用的周期性预防维护策略模型.通过引进相关成本项目推导出长期单位时间成本,以确定最佳的预防维护周期和进行系统置换前的预防维护次数,使得长期单位时间平均成本为最小.最后给出了一个数值算例,研究结果表明:考虑组件故障率交互作用得到的最佳维护策略是有效的,该策略完善了预防维护管理的方法体系.     

修理工多重休假排队系统的最优控制

针对修理工多重休假的退化可修排队系统,提出了一种新的维修更换模型, 假定服务台是可修的,且服务台逐次故障后的维修时间构成随机递增的几何过程,服务台工作时间构成随机递减的几何过程,在修理工休假时间分别为随机变量和定长的情况下,选取被服务的顾客数N为更换策略,利用几何过程理论建立了系统的维修更换模型,问题是确定最优的N*,使得系统经长期运行单位时间内期望效益达到最大,并求出了该目标函数的明显表达式, 最后还对结果进行了讨论。     

变换域通信系统双门限基函数优化设计

针对传统变换域通信系统的基函数门限设计单一固定,且未考虑系统吞吐量的缺点,提出了一种新型的双门限基函数优化设计方法。该方法通过高、低门限的合理设定,确立基函数幅度谱与干扰幅度谱的动态关系式。定义变量PCR(probability of bit error to output capacity ratio)为系统误码率与吞吐量的比值,来综合度量通信系统性能。通过理论分析推导出PCR关于门限的表达式,进而建立优化模型,并采用遍历法进行最终优化搜索。经仿真测试,与传统的二进制门限设计相比,本文所设计双门限优化算法在误码率与系统吞吐量性能上都有较大提升,并能够实现变换域通信系统误码率与吞吐量的最佳权衡。     

跳频抗干扰通信系统中LDPC码的编码优化设计

为进一步提升低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)编码跳频通信系统抗干扰能力,提出一种对抗部分频带干扰样式的LDPC编码构造方法。首先针对不同干扰因子参数优化了LDPC码字在干扰环境下的度分布序列,然后通过基于渐进边增长和近似环外信息算法构造基矩阵,最后采用改进部分分割移位系数矩阵扩展得到校验矩阵,并结合不等差错保护特性应用到信息位的干扰保护上。该构造方法兼顾优化的度分布和准循环结构。仿真结果表明,所构造的码字性能良好,相同条件下,抗干扰性能优于现行主流类型码字的抗干扰性能。     

低碳经济下嵌入式低碳服务机制设计研究

本文考虑了碳排放限额与交易机制下,基于嵌入式低碳服务的一个低碳服务提供商与一个碳排放依赖型制造商的产量决策、碳净化水平选择和收益分配问题,设计了三种不同的契约来协调参与主体的最优决策.对所设计的契约分析发现,两部制费用契约下,制造商与低碳服务提供商能达成契约一致,但不能实现二者利润最大化目标;低碳净化收益契约下.制造商与低碳服务提供商不能达成契约一致;碳净化成本-收益共享契约下,在满足一定参数条件时,低碳服务提供商与制造商能够参与并实现二者利润最大化下的最优决策.同时分析了参与主体在不同情形下契约的选择,关键参数对低碳服务提供商与制造商的最优决策和利润的影响以及低碳服务提供商对项目的最低投资和绩效水平的确定,可以为企业决策提供参考.     

延迟启动-关闭型的N-策略M/G/1排队系统队长分布

研究服务台具有延迟启动和延迟关闭的N-策略M/G/1排队系统,利用全概率分解技术,导出了任意时刻t瞬态队长分布的Laplace变换的递推关系式,进一步得到稳态队长分布的递推式以及平稳队长分布的随机分解.最后进行了数值实验,并考察了稳态队长分布以及附加队长分布的统计性质.     

无人飞行器中继双跳无线链路中的优化设计及性能分析

基于无人飞行器(unmanned aerial vehicle, UAV)的中继传输系统为远距离数据传递提供可靠高效的无线链路,是当前通信领域的一个研究热点。本文首先建立基于UAV的双跳放大转发(amplify-and-forward, AF)中继链路传输模型,得到等效的输出信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)表达式;接着提出最大化互信息量准则下的最优波束形成及功率分配方案,并进一步推导出双跳中继系统中断概率和遍历容量的解析表达式;最后计算机仿真不仅验证了所提出的优化方案和性能分析的有效性,而且证明了UAV中继平台配置多天线和优化设计所具有的优越性。     

延迟N-策略Geo/G/1排队系统的队长分布及数值计算

考虑延迟N-策略离散时间Geo/G/1排队系统,使用全概率分解技术,从任意初始状态出发,研究了队长的瞬态和稳态性质,导出了在任意时刻n瞬态队长分布的z-变换的递推表达式和稳态队长分布的递推表达式,以及稳态队长的随机分解.最后,通过数值实例, 讨论了稳态队长分布对系统参数的敏感性,并阐述了获得便于计算的稳态队长分布的表达式在系统容量设计中有重要的价值.     

线性状态多时滞系统鲁棒故障诊断滤波器设计

研究一类具有外部扰动的不确定线性时滞系统的鲁棒故障诊断滤波器设计问题。通过引入一种广义坐标变换,使得线性连续状态多时滞系统变为输出灌入(outputinjection)系统;据此,引入一种体现残差对故障信号具有灵敏性同时对不确定性扰动具有鲁棒性的性能指标,应用H∞最优控制理论,借助线性矩阵不等式(LMI)技术设计系统的状态全维鲁棒故障诊断滤波器,并给出该滤波器问题解的存在条件和求解算法。最后给出一个仿真算例,仿真结果表明了该算法的有效性和可行性。