面向航班延误场景的机位预分配模型及算法研究

针对航班延误场景下易出现机位变更的问题,文章以最小化机位冲突概率和最大化乘客靠桥率为目标,增加基于机位冲突概率的鲁棒性约束,结合机场实际业务规则构建具有良好抗延误特性的机位预分配模型,并将其建模为马尔可夫决策模型,提出基于异步优势动作评价的机位预分配算法(gate assignment algorithm based on asynchronous advantage actor-critic,GABA3C)求解该问题。为验证所提算法在各种变化场景下的适用性,文章设置3组场景实例。仿真结果表明,所提出的算法在有效提升旅客满意度的同时,还可以解决因航班延误造成的机位冲突问题。相比于自适应并行遗传算法(adaptive parallel genetic algorithm,APGA)、近端策略优化(proximal policy optimization,PPO)算法以及深度Q网络(deep Q-network,DQN)算法,该文所提算法求得的解在乘客靠桥率上的目标值分别提高了5.7%、4.6%、5.8%,在机位冲突概率上的目标值分别降低了23.5%、10.0%、17.4%。

联合充电和数据收集的WCE多目标路径规划算法

在无线可充电传感器网络中的可移动的无线充电设备(WCE,wireless charging equipment)自身携带的能量有限的情况下,设计了WCE的充电策略和数据收集策略,并在此基础上以最大化WCE总能量的利用率和最小化网络中节点数据传输的平均时延为目标建立了联合充电和数据收集的WCE多目标路径规划模型,提出了一种基于精英策略的多目标蚁群优化算法,改进了蚂蚁状态转移策略和信息素更新策略,求得了该多目标问题的Pareto最优解集。以20个传感器节点为例,通过仿真实验分析了蚁群系统参数对ES-MOAC算法的影响,50组对比实验表明ES-MOAC算法在求解该问题上得到的能量利用率的平均值比NSGA-II算法增加了4.53%,网络中所有节点数据传输的平均时延的平均值比NSGA-II算法缩短了5.12%。

WRSN联合无线充电和数据收集的周期性充电规划

针对无线可充电传感器网络中无线充电设备(WCE)兼顾充电和数据收集的情况,提出了联合无线充电和数据收集的周期性充电规划问题,并证明了该问题是NP-complete问题.首先分析了无线充电和数据收集对WCE路径规划的影响,根据传感器节点当前的剩余能量和数据量计算出WCE需要停留的时间;然后证明了最优方案是在周期时间最大化的前提下获得的;最后设计出多种群离散烟花算法(MFWA)求解该问题.在Matlab R2016a中生成不同节点数目的网络场景进行仿真,结果表明,MFWA算法的性能优于DFWA算法.

基于遗传算法的最小成本配送策略研究

从配送环节中车辆装载货物角度考虑,配送方式可分为按门店配送和按货物种类配送2种配送方式。文章以车辆行驶成本、车辆固定成本与装卸货成本为总成本的优化目标,对2种配送方式分别建立成本最小化数学模型,并运用遗传算法对2种配送模型进行求解。通过仿真实验比较2种配送方式在不同因素的下最小成本,为企业提供合理的配送策略及车辆行驶路线。

WRSNs中基于PE-FWA算法的周期性充电路径规划

针对无线传感器网络(WSNs)中能量短缺问题和大量数据收集的场景,提出了一种无线充电和数据收集的移动设备(MD)路径规划方法。将传感器网络划分为多个小区,移动设备周期性的遍历每个含有传感器节点的小区进行充电和数据收集,在保证传感器网络持续运行的前提下,最大化MD单位能量所收集的数据量。设计了一种基于种群熵的离散烟花算法(PE-FWA)求解问题,与MDSA、DFWA算法进行对比,实验显示PE-FWA具有更好的性能。在此基础上,进一步优化了PEFWA算法中锚点的位置,使得目标值提高了31.8%。

井下无人驾驶机车运行过程控制的建模与验证

井下无人驾驶机车运行过程的控制是矿井机车无人驾驶系统(mine locomotive unmanned system,MLUS)的核心,其设计与开发具有较高的安全性要求,采用形式化方法对其需求进行建模与验证可以在开发早期验证其设计的正确性和一致性,从而较早地发现问题和解决问题。文章采用Event-B的形式化方法对井下无人驾驶机车运行过程的控制进行建模、精化和验证,采用Rodin插件ProB对机车在不同路况条件下的运行过程进行仿真,验证和仿真结果显示机车运行过程控制符合设计需求,该方法对安全性要求较高的矿井机车无人驾驶系统的设计与开发提供了新的借鉴。

基于多目标优化的无线传感器网络移动充电及数据收集算法

近年来,通过引入移动设备(ME)为无线传感器网络(WSNs)进行无线充电和数据收集成为一个研究热点。传统方法一般先根据节点的充电需求优先级确定移动路径,再根据该路径依次对节点进行数据收集。该文同时考虑充电需求和数据收集两个维度,以最大化ME的总能量利用率和最小化数据收集平均时延为目标,建立多目标一对多充电及数据收集模型。在ME携带的行驶能量和充电能量不足的前提下,设计路径规划策略和均衡化充电策略,并改进多目标蚁群算法对该文问题进行求解。实验结果表明,该文算法在多种场景下的目标值、Pareto解的数量、Pareto解集的均匀性、分布范围等性能指标均优于NSGA-II算法。

移动边缘计算中的低能耗任务卸载决策算法

移动边缘计算(mobile-edge computing,MEC)中,除了考虑智能移动设备(smart mobile devices,SMD)的能耗,还应考虑微蜂窝基站处理任务的能耗。为了有效降低微蜂窝基站处理任务的能耗,文章提出了一种任务卸载决策算法(task-offloading decision algorithm,TDA)。该算法能够实时地根据卸载到微蜂窝基站上任务的紧急度做出任务卸载的决策,确定卸载任务分片的数据量,联合微蜂窝基站无线通讯范围内的其他基站协作处理任务,有效降低整个处理任务的能量消耗。实验结果表明,在100个微蜂窝基站构成的蜂窝网络中,TDA可以降低蜂窝网络31%~36%的能耗。

基于分解多目标烟花算法的WRSN多MC充电规划方法

针对无线可充电传感器网络(WRSN)中多MC充电规划策略的能量利用率低以及多MC承担任务不均衡问题,首次联合考虑最大化多MC的能量利用率以及均衡多MC所承担任务,将WRSN中多MC充电规划问题建模为多目标优化问题,并提出基于分解的多目标烟花算法(MOFWA/D)对问题进行求解。结果表明,MOFWA/D算法得到的多MC充电能量与消耗总能量的比值最高达到了33. 49%,优于MOFWA、MOEA/D和Schedule算法,并且算法得到的多MC承担任务的均衡性指标上分别低于MOFWA算法11. 39%、MOEA/D算法43. 67%和Schedule算法79. 29%。

The design of automatic loading-and-unloading material manipulator for telescopic punch

To reduce the amount of labor in the sheet metal stamping industry, improve the processing efficiency and safety factor and realize the automatic production of stamping, this paper designs a new type of overall plan about automatic loading and unloading material manipulator for telescopic punch which can realize the telescopic movements with two degrees. The mechanical structure of the manipulator includes a lifting device and a telescopic device. Using PLC control program, the control system can automatically achieve continuous beat actions of drawing and stacking for the processing raw materials. According to the mechanical structure, the paper analyzes the working principle and control strategy of each component in the loading-and-unloading material manipulator systems.

结合自动控制模型的物联网人才创新创业能力培养

物联网相关专业存在着理论与实践脱节、就业后实践培养周期长等亟待解决的问题,论文以培养创新创业人才为目标,以产学研结合为途径,搭建了结合自动控制模型的物联网人才创新创业能力培养体系。首先构架多学科交叉课程、校内外综合实训、产学研应用示范训练体系,同时实施管理、服务、保障举措;其次组建多层高维竞赛训练机制,为学生提供阶梯形能力提升手段,从而在各类竞赛奖项产出的成果中,极大激励学生学习热情、为其创业积累经验、激发其深造兴趣直至产生新的科研思想;最后通过科学的质量评估方法分析学生、教师、学校、社会各实体的反馈结果,持续改进前述三个环节。该方法应用于合肥工业大学物联网相关专业效果斐然,为物联网创新创业人才培养模式的改革提供了成功经验。