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动态拓扑下时变时延多智能体系统的协同输出调节问题研究

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西北工业大学学报 2019年第3期37卷 479-487页

作者：刘自理严卫生张守旭西北工业大学航海学院

网络通信过程中的随机数据丢失等现象将导致网络拓扑结构的动态切换,时变通信时延将导致智能体无规律地异步更新控制输入。针对随机数据丢包和时变通信时延同时存在的多智能体系统,研究其协同输出调节问题。通过引入队列机制,具有时变... 详细信息

网络通信过程中的随机数据丢失等现象将导致网络拓扑结构的动态切换,时变通信时延将导致智能体无规律地异步更新控制输入。针对随机数据丢包和时变通信时延同时存在的多智能体系统,研究其协同输出调节问题。通过引入队列机制,具有时变通信时延的多智能体系统被转化为具有固定通信时延和随机数据丢失的多智能体系统,随后给出基于队列机制的分布式状态变量动态观测器,进而设计出相应的分布式测量输出反馈控制算法。针对具有不稳定外部系统和稳定外部系统多智能体系统,在满足标准假设的前提下,分别给出了解决其协同输出调节问题的充要条件。仿真结果表明,基于队列机制的分布式测量输出反馈控制算法可有效解决动态网络拓扑下具有时变通信时延的多智能体系统协同输出调节问题。

关键词：多智能体系统动态拓扑时变时延输出调节问题队列机制测量输出反馈控制

动态物理拓扑下基于CPS的混合交通牵制控制

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控制与决策 2023年第3期38卷 729-737页

作者：孙棣华刘忠诚赵敏赵杭刘卫宁程森林重庆大学自动化学院重庆400030 重庆大学、信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室重庆400030 重庆大学计算机学院重庆400030

随着自动驾驶技术的发展,传统人驾车与自动驾驶车将在一段时间内共存,形成一类新型混合交通.网联自动车的出现为车辆协同行驶提供了新的控制手段,传统的混合交通效率优化控制方法更多地立足于宏观流量的控制或小群体的局部优化, CAV对... 详细信息

随着自动驾驶技术的发展,传统人驾车与自动驾驶车将在一段时间内共存,形成一类新型混合交通.网联自动车的出现为车辆协同行驶提供了新的控制手段,传统的混合交通效率优化控制方法更多地立足于宏观流量的控制或小群体的局部优化, CAV对交通优化作用的潜能还有待开发.鉴于此,首先给出混合交通的信息物理描述,揭示混合交通物理拓扑的动态性;然后提出一种动态物理拓扑下基于CPS的混合交通牵制控制方法,该方法通过调节网联自动车的行驶状态,间接影响、诱导和控制交通中存在的传统人驾车,从而优化整个交通系统.基于Matlab的仿真实验验证了所提出方法的有效性,而基于SUMO的仿真实验表明所提出的牵制控制方法在更真实的场景下依然适用.

关键词：混合交通信息物理系统牵制控制切换控制有向图动态拓扑

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低噪声圆锯片动态拓扑优化设计研究

振动与冲击 2019年第6期38卷 159-165页

作者：田永军徐国胜赵海龙段国林天津职业技术师范大学工程实训中心创新学院天津300222 河北工业大学机械工程学院天津300130

为了降低金刚石圆锯片锯切噪声,提出一种适用于多约束条件下的圆锯片减振降噪动态拓扑优化设计方法。基于混合元胞自动机算法构建了低噪声圆锯片动态拓扑优化模型,以锯片减振降噪为设计目标,以锯切过程的锯切力、位移载荷响应为多约束条... 详细信息

为了降低金刚石圆锯片锯切噪声,提出一种适用于多约束条件下的圆锯片减振降噪动态拓扑优化设计方法。基于混合元胞自动机算法构建了低噪声圆锯片动态拓扑优化模型,以锯片减振降噪为设计目标,以锯切过程的锯切力、位移载荷响应为多约束条件,对优化模型进行计算分析,得到了满足刚度要求的最优开槽圆锯片,降低噪声5.1 dB。依据优化结果制备了开槽锯片,通过锯切实验,验证了优化结果的正确性。该方法为低噪声圆锯片的动态拓扑优化设计提供了新思路。

关键词：低噪声金刚石圆锯片混合元胞自动机动态拓扑优化设计

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基于馈线树动态拓扑的高容错故障定段方法

电力系统保护与控制 2020年第14期48卷 159-164页

作者：熊郁芬秦飞翔黄智鹏王东芳朱革兰广东电网有限责任公司河源供电局广东河源517000 广州市奔流电力科技有限公司广东广州510670

开关的投切和分布式电源的渗透使得配电网拓扑和运行方式复杂多变,给馈线故障定段带来挑战。提出把馈线拓扑分解为树枝和分叉区两种连接单元的馈线树故障定段法。通过智能馈线终端单元识别馈线上各开关的状态变化以实时更新馈线拓扑信息... 详细信息

开关的投切和分布式电源的渗透使得配电网拓扑和运行方式复杂多变,给馈线故障定段带来挑战。提出把馈线拓扑分解为树枝和分叉区两种连接单元的馈线树故障定段法。通过智能馈线终端单元识别馈线上各开关的状态变化以实时更新馈线拓扑信息,计算树枝状态函数。根据节点共识容错判据进行故障区段可信度判断,进一步结合分叉区状态进行交叉验证。对节点信息正方向的定义以过流前潮流信息为基准,解决有源配电网故障电流的方向定义问题。最后通过算例验证所提方法的优越性。

关键词：故障定段馈线拓扑动态拓扑容错馈线树

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关于动态拓扑的物联网终端任务时隙调度研究

计算机仿真 2022年第1期39卷 366-369,422页

作者：奚军汤嘉立东南大学电气工程学院江苏南京210096 无锡市教育科学研究院江苏无锡214001

物联网节点移动导致网络拓扑的动态变化,动态组网给终端任务调度带来严重的路由、功耗、以及准确性等问题。为解决上述问题,提出一种基于移动节点追踪的时隙调度策略。为了确保拓扑变化过程中,网络终端任务调度获得最佳路由,考虑到节点... 详细信息

物联网节点移动导致网络拓扑的动态变化,动态组网给终端任务调度带来严重的路由、功耗、以及准确性等问题。为解决上述问题,提出一种基于移动节点追踪的时隙调度策略。为了确保拓扑变化过程中,网络终端任务调度获得最佳路由,考虑到节点的感知功效和感知能效,设计了感知精度与能量平衡的节点追踪方法。在节点位置感知的基础上,对网络拓扑采取节点区域划分,为了准确分配时隙,利用区域划分中的节点稀疏性和关联度,引入了自关联因素,构造时隙节点的自关联特征。同时利用非线性时序进行模型分解,并根据时隙特征确定单跳或者多跳路由,从而使时隙更好的适应数据流量和路由变化,尽可能改善网络资源的利用情况。仿真结果表明,基于移动节点追踪的时隙调度策略具有良好的节点追踪效果,优化节点的功耗与分区,为时隙调度提供可靠的分区组网;另外,方法在终端任务调度时具有良好的网络节点均衡性,且有效提高了物联网终端任务调度的高效性。

关键词：物联网动态拓扑节点位置追踪时隙分配任务调度

动态拓扑关系的几何代数形式化解析与计算方法研究

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动态拓扑关系的几何代数形式化解析与计算方法研究

作者：李润超南京师范大学

学位级别：硕士

拓扑关系是GIS表达和计算的重要基石,也是拓扑数据模型、空间索引、空间分析以及数据表达与可视化的核心组件。当前对拓扑关系的形式化表达研究主要基于点集拓扑理论,并通过集合间的运算加以实现。在表达和计算过程中,对象间的拓扑关系... 详细信息

拓扑关系是GIS表达和计算的重要基石,也是拓扑数据模型、空间索引、空间分析以及数据表达与可视化的核心组件。当前对拓扑关系的形式化表达研究主要基于点集拓扑理论,并通过集合间的运算加以实现。在表达和计算过程中,对象间的拓扑关系更多的是通过诸如边界、内部、外部等抽象对象加以表达,导致拓扑关系的表达和计算上容易出现拓扑计算复杂、易出现拓扑歧义等问题。由于现有的拓扑关系表达和计算中原始的几何对象及其几何属性难以被直接集成至拓扑关系计算模型中,导致了当前拓扑关系计算模型缺乏很好的动态适应性,即使在对象的运动特性已知的情况下,也只能通过迭代式的求解来实现对拓扑关系序列的计算。对动态拓扑关系形式化表达与计算模型的缺乏是限制当前时空GIS发展的关键。几何对象及其运动的形式化、代数化表达方法的缺乏是导致当前动态拓扑关系形式化表达与计算困难的主要原因之一。传统的GIS主要基于欧氏几何,在欧氏空间下,不同的几何对象间难以直接进行代数化、形式化的表达,几何对象的运动也难以通过统一的运算算子加以描述,如欧氏空间下的平移、旋转、缩放等操作等均是通过不同的矩阵加以实现的。对象表达和运动表达上的形式化描述和代数化表达工具的缺乏导致了在欧氏空间下直接进行动态拓扑关系的形式化表达与计算具有相当的难度。寻找可以有效连接几何和代数,并可有效表达对象运动的新型数学工具,进而在此基础上进行动态拓扑关系的形式化表达研究是突破当前动态拓扑关系表达与计算瓶颈的可行途径。面向对象动态拓扑关系的形式化表达和计算问题,本文通过引入内蕴几何维度构造关系和几何度量关系的几何代数理论,借鉴函数的思想,在几何对象多层次表达模型的基础上,通过构造共形几何代数(CGA)空间,建立了多维对象的层次表达模型,实现了简单几何对象的多重向量表达,实现了对维度构造关系、几何度量关系以及函数结构描述关系的统一表达。运动的表现形式有平移、缩放、旋转,在CGA中,可以统一用Versor表达,不同运动结合的复杂运动也均可被Versor算子统一表达,并可直接应用与几何体的多重向量运算上。基于Versor算子的对象运动表达具有解析性、动态性和自适应性等特点。运用Versor算子,构造简单几何对象的运动表达,进而在此基础上利用Meet等算子实现对简单几何对象之间的拓扑关系的形式化计算,并依据对象的层次表达模型,采取层层推理,由高维到低维的逐层判断方式,减少不必要的冗余计算,设计了基于RCC-8模型的面面对象拓扑关系判断方法,将对象形式化表达与几何代数维度统一的计算性有效的结合起来,为研究动态的拓扑关系变化提供了理论支撑。针对运动过程中,拓扑关系变化的求解,本文首先结合刚体运动的特性,建立拓扑关系之间变化的基本规则与约束,进而结合表达与计算统一模型,通过构建运动的平移轨迹与旋转轨迹的表达,借鉴最小外接矩形的索引判断方法,实现对运动轨迹与相对静止对象的拓扑组合排列的分析,建立以运动轨迹对象排列为索引的的拓扑关系变化的定性判断规则,并进一步对平移translater和旋转rotor的解析完成对临界值的求解与拓扑区间的划分,完善拓扑变化序列,形成拓扑映射函数。构建了运动对象的实时拓扑变化序列的求解模型。有效的解决了实时动态拓扑关系的求解。验证部分,论文着重分析了以三角形为例的对象间的拓扑序列的求解过程,结果表明基于几何代数的面对象表达支持动态拓扑关系的计算,验证了拓扑序列和区间的求解规则的实用性,这为其它复杂对象间建模表达与空间分析统一求解提供了借鉴。

关键词：几何代数形式化表达运动算子动态拓扑

动态拓扑结构下大规模多跳无线传感器网络时间同步研究

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动态拓扑结构下大规模多跳无线传感器网络时间同步研究

作者：赵砚秋山东大学

学位级别：硕士

随着大规模无线传感器网络应用逐渐增多,现有的单跳时间同步协议不能满足良好的时间同步精度要求。为了减少多跳网络中节点误差累计严重、网络拓扑动态变化、节点稳定性不一的问题,文中提出了一种基于动态拓扑和广播筛选的时间同步协议(... 详细信息

随着大规模无线传感器网络应用逐渐增多,现有的单跳时间同步协议不能满足良好的时间同步精度要求。为了减少多跳网络中节点误差累计严重、网络拓扑动态变化、节点稳定性不一的问题,文中提出了一种基于动态拓扑和广播筛选的时间同步协议(A Design of Time Synchronization Protocol Based on Dynamic Topology and Broadcast Selection,DTBS)。本协议在时间同步的过程中不采用固定拓扑传播信息,而是通过节点对上一层广播消息中动态选择性能更稳定、跳数更低的优质父节点进行时间同步,降低多跳造成的时间误差累计,每个同步周期均会重新选择父节点,从而保证网络拓扑结构产生变化情况下,绝大多数节点仍能与网络保持时间同步。广播筛选过程中,节点产生多次时间突变则判定节点为劣质节点,取消其发送周步信息的资格,仅作为末端节点接收其他节点的同步信息,性能稳定的节点中,通过设定阈值作为判断节点成为优质节点的资格,优质节点可继续向下层发送同步信息,保证下跳节点的时间同步精度的同时还降低了网络内信息发送数量,从而减少网络能耗。在NS2仿真平台上进行的大规模仿真实验,通过不同方向的实验数据证明了 DTBS协议在多跳无线传感器网络中的可行性。

关键词：无线传感器网络时间同步协议动态拓扑广播筛选

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可充电无线传感器网络动态拓扑问题研究

通信学报 2015年第1期36卷 129-141页

作者：丁煦韩江洪石雷夏伟魏振春合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009 安全关键工业测控教育部工程研究中心安徽合肥230009 蚌埠学院计算机科学与技术系安徽蚌埠233030

在可充电无线传感器网络中的能量补给设备兼任数据采集设备的情况下,提出了可充电无线传感器网络时变动态拓扑模型,并在此基础上根据最大化能量补给设备驻站时间比为目标提出了最优化问题。通过分析不同时刻不同传感器节点和无线能量补... 详细信息

在可充电无线传感器网络中的能量补给设备兼任数据采集设备的情况下,提出了可充电无线传感器网络时变动态拓扑模型,并在此基础上根据最大化能量补给设备驻站时间比为目标提出了最优化问题。通过分析不同时刻不同传感器节点和无线能量补给/数据采集设备的工作情况及需要遵循的约束条件,得到与原问题具有等优性的多状态线性规划问题。求解该优化问题,获得可充电无线传感器网络动态拓扑下的周期动态路由和无线能量补给/数据采集设备的工作策略。与之前的研究成果相比,优化目标值均有20%以上的提升。

关键词：充电无线传感器网络动态拓扑无线能量补给/数据采集设备动态路由

动态拓扑阶段进化微粒群算法及多态系统可靠性冗余分配

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动态拓扑阶段进化微粒群算法及多态系统可靠性冗余分配

作者：张运鹏燕山大学

学位级别：硕士

今年两会期间,李克强总理强调要深入实施《中国制造2025》,实现制造强国的战略目标,而质量是建设制造强国的生命线,因此质量技术的攻关也成为了企业最重要的任务。可靠性优化作为产品质量提升的关键技术,也因此越来越受到人们的重视。... 详细信息

今年两会期间,李克强总理强调要深入实施《中国制造2025》,实现制造强国的战略目标,而质量是建设制造强国的生命线,因此质量技术的攻关也成为了企业最重要的任务。可靠性优化作为产品质量提升的关键技术,也因此越来越受到人们的重视。随着科学技术的发展,产品结构越来越复杂,且状态不同的部件组合导致系统呈现多态,由此产生许多亟待解决的多态系统可靠性优化问题,同时部件的参数变量日趋多样化,不同参数的组合导致优化问题的解空间呈指数增长,因此,对于优化算法的性能要求也日趋严格。微粒群算法作为典型的智能优化算法,已成功运用在可靠性优化问题上,但算法早熟收敛的缺点影响了优化结果的精度。因此,本文围绕微粒群算法的改进及其在多态系统可靠性优化中的应用展开研究。首先,针对算法不同搜索阶段对种群多样性和收敛速度的要求,提出阶段进化微粒群算法。基于阶段性搜索策略将搜索过程分为两个阶段,分别构造全局寻优引斥力、自适应引斥力作用力规则。利用标准优化测试函数对所提算法进行测试,并与其他改进微粒群算法对比,验证了所提算法的有效性。其次,通过对静态拓扑结构的研究,分析拓扑结构度量参数对算法性能的影响,设计一种基于改进适应度模型的动态拓扑结构,与阶段进化微粒群算法结合,提出动态拓扑阶段进化微粒群算法。选取3种典型静态拓扑结构,并与阶段进化微粒群算法结合,研究其种群多样性和搜索性能的变化情况。结合对静态拓扑的研究结果,为模拟真实网络的增长特性,以“物竞天择”进化理论和生物群体的自组织性为出发点,研究了一种动态拓扑结构,结构演化前期微粒规模增长,加入新生微粒提高微粒群活性,后期删除较差微粒、衍生新微粒,算法停止进化后,拓扑结构再与算法相结合。对所提算法性能进行对比测试,验证了所提算法的有效性。最后,针对串-并联多态系统的可靠性冗余分配及区间可靠性冗余分配问题,基于区间分析、通用生成函数理论构建冗余分配模型,利用所提算法设计冗余分配方案,得到可靠度更高、费用更低的系统结构,验证算法解决可靠性优化问题的能力。

关键词：微粒群算法作用力规则动态拓扑多态系统可靠性优化区间分析