开环可重入生产系统的排队网络模型及求解算法

将开环可重入生产系统的模型化成非线性矩阵方程可解的形式,在此基础上研究系统在随机调度策略下的不可约性。对缓冲区半无限系统的稳态分布求解表明,非线性矩阵方程理论是研究可重入生产系统稳态性能的有效方法。     

排队论在ATM网络传输中的应用

将排队论应用于ATM网络传输系统中,针对ATM网络传输过程中的IP块时延的抖动问题,提出了一种新型的缓冲区策略,并且通过仿真,计算出了该策略下缓冲区的最优值.最后结果表明,这种缓冲区策略能够有效降低由于抖动而产生的数据丢失率,在网络状态欠佳的情况下,也能够保证数据的正常传输.对于ATM网络传输系统的缓冲区方案设计及其参数确定具有较大的理论意义和很强的实用价值.     

状态翻转控制下布尔控制网络的可镇定性和Q学习算法

在给定一个子集的条件下, 本文研究了在状态翻转控制下布尔控制网络的全局镇定问题. 对于节点集的给定子 集, 状态翻转控制可以将某些节点的值从1 (或0)变成0 (或1). 将翻转控制作为控制之一, 本文研究了状态翻转控制下的 布尔控制网络. 将控制输入和状态翻转控制结合, 提出了联合控制对和状态翻转转移矩阵的概念. 接着给出了状态翻转 控制下布尔控制网络全局稳定的充要条件. 镇定核是最小基数的翻转集合, 本文提出了一种寻找镇定核的算法. 利用可 达集的概念, 给出了一种判断全局镇定和寻找联合控制对序列的方法. 此外, 如果系统是一个大型网络, 则可以利用一 种名为Q学习算法的无模型强化学习方法寻找联合控制对序列. 最后给出了一个数值例子来说明本文的理论结果.     

基于连续控制集的永磁同步直线电机模型预测控制

永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor, PMLSM)目前多被应用于直线牵引系统,例如轨道交通、无绳电梯等.传统的永磁同步直线电机预测控制主要考虑有限控制集模型预测控制(finite-control-set model predictive control, FCS–MPC),在一个系统采样周期从备选的开关状态中选择一个相对最优的开关状态送入逆变器中.该方法的计算量通常随着预测步长的增加呈几何增长,因而限制了其广泛使用.本文针对PMLSM提出一种基于二次优化的连续控制集模型预测控制(continuous-control-set model predictive control, CCS–MPC)策略.该方法在每个周期内选择两组开关状态送入逆变器,表现为两个相邻电压矢量的合成,因而可以达到更为平滑的控制效果.策略结合了FCS–MPC中的扇区划分原理,将扇区中的两个相邻非零矢量和一个零矢量等效合成为二次优化的最优控制矢量.与此同时,在二次优化的框架下CCS–MPC有效地避免了多步预测控制中计算量过大的问题.仿真与实验结果表明在相同条件下,所提方法相较于空间矢量调制以及FCS–MPC能获得更好的PMLSM控制效果.     

内存云架构的磁盘节能策略

内存云(RAMCloud)的出现改善了在线数据密集型(OLDI)应用的用户体验,但其能耗高于传统的云数据中心。针对该问题,提出一种适用于该架构的磁盘节能策略。首先,引入遗传算法中适应度函数和轮盘赌法,尽量选择更为节能的磁盘进行数据持久化备份;其次,设定合理的服务器内存缓冲区来延长磁盘的平均连续空闲时间,使得部分服务器磁盘在空闲时进入待机状态。仿真实验结果表明,在50台服务器的内存云系统中,该策略能有效节能约12.69%;而缓冲区大小的设定对于节能效果和数据可用性具有双重影响,需权衡考虑。     

一种高效嵌入式协议栈缓冲区管理机制

提出一种MYBUF高效嵌入式协议栈两级缓冲区管理机制,该机制基于内存保护模式,具有可配置性,支持静态、动态分配和回收.使用该缓冲区管理机制可使嵌入式TCP/IP协议栈各层之间实现零拷贝数据传递.在基于自主开发的HDTV(High Definition Television)双向系统平台上的测试结果表明,该管理机制完全满足嵌入式系统网络通信的应用需求,是一种高效、简洁、可靠的缓冲区管理机制.不失一般性,本文设计的MYBUF缓冲区管理机制可适用于其它嵌入式网络通信系统.     

嵌入式系统安全中缓冲区溢出防止技术的研究与实现

提出将嵌入式系统下缓冲区溢出分为堆栈溢出攻击和指针攻击两类,并基于该分类提出软硬件结合的防范缓冲区溢出方法,针对两类缓冲区溢出分别采用基于硬件的堆栈保护技术和指针保护技术来防范.与[2]中的软硬件防范技术(HSDefender)相比,本文的方法进一步实现了数据指针的保护.     

欠驱动两杆机器人的统一控制策略和全局稳定性分析

针对包括 Acrobot 和 Pendubot 在内的欠驱动两杆机器人, 提出了一种统一的运动控制策略. 欠驱动两杆机器人的整个运动空间分为两个区域: 摇起区和平衡区, 并对这两个区域分别设计控制律. 首先, 在摇起区, 应用一种基于弱控制 Lyapunov 函数 (Weak-control Lyapunov function, WCLF) 的控制方法, 来增加系统能量和控制驱动杆的姿势. 其次, 为了避免奇异值的出现, 选择弱控制 Lyapunov 函数中的一个参数为系统状态空间的非线性函数. 然后, 通过系统状态调节基于弱控制 Lyapunov 函数的控制律中的另一个设计参数, 来改进系统控制效果. 使用弱控制 Lyapunov 设计的摇起区控制律, 可基于最大不变集原理保证其稳定性; 而机器人离开摇起区后, 利用非光滑 Lyapunov 函数 (Non-smooth Lyapunov function, NSLF) 来保证其稳定. 最后, 结合 WCLF 和 NSLF 保证了控制系统的全局稳定.     

针对MUS求解问题的加强剪枝策略

极小不可满足子集(minimal unsatisfiable subsets, MUS)的求解是布尔可满足性问题中的一个重要子问题. 对于一个给定的不可满足问题, 其MUS的求解能够反映出问题中导致其不可满足的关键原因. 然而, MUS的求解是一项极其耗时的任务, 不同的剪枝过程将直接影响到搜索空间的大小、算法的迭代次数, 从而影响算法的求解效率. 提出一种针对MUS求解的加强剪枝策略ABC (accelerating by critical MSS), 依据MSS、MCS、MUS这3者之间的对偶性和碰集关系特点, 提出cMSS和subMUS概念, 并总结出4条性质, 即每个MUS必是subMUS的超集, 进而在避免对MCS的碰集进行求解的情况下有效利用MUS和MCS互为碰集的特征, 有效避免求解碰集时的时间开销. 当subMUS不可满足时, 则subMUS是唯一的MUS, 算法将提前结束执行; 当subMUS可满足时, 则剪枝掉此节点, 进而有效避免对求解空间中的冗余空间进行搜索. 同时, 通过理论证明ABC策略的有效性, 并将其应用于目前最高效的单一化模型算法MARCO和双模型算法MARCO-MAM, 在标准测试用例下的实验结果表明, 该策略可以有效地对搜索空间进行进一步剪枝, 从而提高MUS的枚举效率.     

一类非线性系统最大可控不变集求解

针对非线性系统线性化在状态约束下最优鲁棒控制求解问题,提出了一种基于混合系统的非线性系统最大鲁棒控制不变集的方法.对于一类非线性系统通过平衡点线性化的方法转化为多模态的混合系统,并进行了混合逻辑动态模型(MLD)的建模,在不变集基本理论的基础上,通过多参数规划的混合整数规划(MIQP)的方法迭代求解最大可控不变集,并求得不变集内的最优控制器,解决系统的状态约束问题.通过一个非线性系统的实例进行建模、仿真,证明了本方法的可行性.     

Two-station single-track railway scheduling problem with trains of equal speed

In this paper, the single-track railway scheduling problem with two stations and several segments of the track is considered. Two subsets of trains are given, where trains from the first subset go from the first station to the second station, and trains from the second subset go in the opposite direction. The speed of trains over each segment is the same. A polynomial time reduction from the problem under consideration to a special case of the single-machine equal-processing-time scheduling problem with setup times is presented. Different polynomial time algorithms are developed for special cases with divers objective functions under various constraints. Moreover, several theoretical results which can be ranked in a series of similar investigations of NP-hardness of equal-processing-time single-machine scheduling problems without precedence relations are obtained.     

Stability analysis of buffer priority scheduling policies using Petri nets

A Petri net approach to determining the conditions for stability of a re-entrant system with buffer priority scheduling policy is described in this paper.The concept of buffer boundedness based on the dynamic behavior of the markings in the system model is emphasized.The method is used to demonstrate the stability of the first buffer first served(FBFS)and the last buffer first served(LBFS)scheduling policies.Finally a sufficient condition for instability of systems with a positive feedback Joop(PFL) is established,and an example is given.     

Development of hybrid evolutionary algorithms for production scheduling of hot strip mill

A hot strip mill (HSM) produces hot rolled products from steel slabs, and is one of the most important production lines in a steel plant. The aim of HSM scheduling is to construct a rolling sequence that optimizes a set of given criteria under constraints. Due to the complexity in modeling the production process and optimizing the rolling sequence, the HSM scheduling is a challenging task for hot rolling production schedulers. This paper first introduces the HSM production process and requirements, and then reviews previous research on the modeling and optimization of the HSM scheduling problem. According to the practical requirements of hot rolling production, a mathematical model is formulated to describe two important scheduling sub-tasks: (1) selecting a subset of manufacturing orders and (2) generating an optimal rolling sequence from the selected manufacturing orders. Further, hybrid evolutionary algorithms with integration of genetic algorithm (GA) and extremal optimization (EO) are proposed to solve the HSM scheduling problem. Computational results on industrial data show that the proposed HSM scheduling solution can be applied in practice to provide satisfactory performance.     

基于邻居集合的WiMAX网络带宽资源调度算法

在轮询带宽调度和随机带宽调度两种经典算法的基础上,提出了一种基于邻居集合的带宽资源调度算法来分析和优化WiMAX(world interoperability for microwave access)网络的带宽分配和调度过程.该算法通过使用邻居集合和优先列表,对网络中的用户站,尤其是对使用Mesh模式连接的用户站之间的带宽调度进行了优化,使无线网络的带宽资源能够在网络局部得到优化调度,以达到优化整个无线网络的带宽调度效率.NS2模拟结果表明,该算法具有更低的延迟和更高的吞吐量,能够更好地利用网络资源.     

一种非可规约循环的投机并行方法

传统的并行编译器在处理非可规约循环时一般使用结点分割法,但由此带来的代码复制是不可避免的。本文使用投机的方法来挖掘非可规约循环的并行性,该方法在编译时查找程序中的非可规约循环,在运行时使用＂持续引用＂策略预测该循环的入口,进而实现非可规约循环的并行化。     

一种交叉点小缓存CICQ交换机高性能调度算法

CICQ（combined input crosspoint queued/queuing）结构具有内部无需提速及输入和输出的分组调度可以分布并行执行的优点,使用RR（round robin）算法在高性能交换机设计中具有独特优势.然而,CICQ交换机使用RR算法在非均匀流量下不能达到100%的吞吐率. RR-RR算法在非均匀流量下性能有两个关键因素组成：中央缓存容量大小和输入端长队列未能及时服务导致的服务损失.基于理论分析,提出了一种小缓存高性能调度算法,仿真结果表明,即使在1个信元缓存的情况下新算法在均匀与非均匀流量下均能达到100%吞吐率.新算法仅具有O（1）的复杂度,保持了RR-RR算法简单有效特性,同时克服了RR-RR算法在非均匀流量下的不稳定性.     

I/O issues in a multimedia system

In future computer system design, I/O systems will have to support continuous media such as video and audio, whose system demands are different from those of data such as text. Multimedia computing requires us to focus on designing I/O systems that can handle real-time demands. Video- and audio-stream playback and teleconferencing are real-time applications with different I/O demands. We primarily consider playback applications which require guaranteed real-time I/O throughput. In a multimedia server, different service phases of a real-time request are disk, small computer systems interface (SCSI) bus, and processor scheduling. Additional service might be needed if the request must be satisfied across a local area network. We restrict ourselves to the support provided at the server, with special emphasis on two service phases: disk scheduling and SCSI bus contention. When requests have to be satisfied within deadlines, traditional real-time systems use scheduling algorithms such as earliest deadline first (EDF) and least slack time first. However, EDF makes the assumption that disks are preemptable, and the seek-time overheads of its strict real-time scheduling result in poor disk utilization. We can provide the constant data rate necessary for real-time requests in various ways that require trade-offs. We analyze how trade-offs that involve buffer space affect the performance of scheduling policies. We also show that deferred deadlines, which increase buffer requirements, improve system performance significantly