间歇过程多杂质用水网络的超结构模型及求解

增加中问储罐摆脱时间约束,将间歇过程多杂质用水网络看成一连续过程.先建立引入分配因子的间歇用水网络的超结构模型,求解出最优网络,其次引入时间约束,确定再用次序,在最短的周期内使网络结构达到稳定,最后通过优化储罐和分配器的数量,找出间歇过程多杂质用水网络的最优结构.实例证明本文的方法可以有效解决间歇过程多杂质用水网络的问题.     

间歇过程多杂质用水网络的研究

对含有多个杂质的间歇用水网络进行综合研究,提出了用水周期的概念,基于不失问题的内在特性原则,提出了模型简化的基本假设,并通过增加中间储罐来跨过时间约束,提出了基于超结构的多杂质用水网络模型,建立了该超结构模型的数学规划模型;提出了该数学模型的分步求解策略:①不考虑时间约束,将看成1个拟连续过程,获得间歇用水的目标网络;②引入时间约束,调整间歇用水网络结构,优化未稳定用水单元,向目标网络逼进;③最终获得最优的间歇用水网络结构.实例研究表明,本文提出的方法是问歇过程多杂质用水网络结构设计的有效工具,可在较少周期后获得稳定的网络结构,新鲜水用量可节省34.9%.     

间歇生产调度优化模型的分周期逼近算法

间歇生产调度过程中存在许多不确定因素,其中最重要的是需求不确定.考虑需求不确定的多周期间歇生产调度优化模型采用离散或连续时间表达方式,将调度时间域分割成大量与调度决策相关的时间段,导致模型中存在大量整数变量,给模型求解造成很大困难.本研究对已有求解方法进行了分析,提出分周期逼近算法.将多周期间歇生产调度决策问题分解为第一周期调度决策问题和其余周期调度决策问题,简化结构,加快求解速度.通过方案树聚集将表达需求不确定信息的方案树转化成若干方案文件,针对每个方案文件应用确定性方法获得调度决策,但只保留第一周期调度决策,可以减小最小利益方案对期望利益的影响,提高第一周期调度决策水平;获得若干第一周期候选调度决策后,以时间收缩三阶段方法确定其余周期较优调度决策,同时应用时间收缩策略和补偿策略,提高其余周期调度决策水平;最后用期望利益评估第一周期候选调度决策并确定全部周期调度决策.实例研究证明了本文提出的算法能够提高间歇生产调度决策水平,同时加快求解速度,能够有效求解多周期间歇生产调度优化模型.     

间歇过程用水网络优化设计方法研究

间歇过程用水网络的研究已经引起了人们的关注,近十年取得了一定的发展.本文对带有非传质及有流率变化的间歇化工用水过程用数学规划法进行优化设计,确定过程的最小新鲜水用量、最小废水排放量以及优化后的用水网络.该方法利用中间储罐来排除时间对水再利用的限制,考虑了用水单元的流率限制,建立用水网络超结构和非线性规划数学模型,利用GAMS求解该模型,得到间歇过程最小新鲜水用量、废水量以及优化后的网络结构.实例计算证明该模型可行、方法简单.     

基于自适应模拟退火遗传算法的多杂质用水网络设计

水资源的短缺和环境污染的日益严重,对过程工业提出了减少新鲜水用量和废水排放量的要求,且通常废水中都含有多种污染物,由此本文提出了考虑回用的多杂质用水网络设计。不但建立了多杂质用水网络超结构MINLP模型,而且针对MINLP问题求解困难的现状,开发了自适应模拟退火遗传算法。实例研究结果表明该算法可以找到全局最优解且计算时间可满足要求。另外,该算法可有效避免陷入局部最优,也不要求提供初始可行解。     

基于时间Petri网优化设计单杂质间歇过程用水网络

近20年来,间歇过程用水网络的研究得到了人们的广泛关注,并取得了一定的发展。以往对间歇过程的水网络集成研究多采用图解法和数学规划法,图解法无法解决与水质、水量无关的目标或约束,数学规划法计算复杂且较难确定最优解。Petri网具有直观的图形表现能力和严密的数学基础,并且具有强有力的分析技术与手段,非常适合于系统的描述和分析。同时时间Petri网是在Petri网的基础上加入时间因素,可用来建立间歇系统的动态模型。故针对半连续间歇化工过程的单杂质用水网络,本文提出了基于时间Petri网建模的方法,分别对有中间储罐和无中间储罐间歇用水网络进行了研究,首先采用水级联分析法构建了夹点分析通用模型,能够快速准确地确定用水过程的水夹点位置和最小新鲜水需求量。然后根据Petri网的逻辑表述能力、动态传播特性、自主学习机制以及水网络设计原则、水网络综合基本原则和水源匹配规则建立了水网络综合Petri网通用模型,对有中间储罐的情况还确定了中间储罐的位置、数量与容量,实现了单杂质间歇过程用水网络的优化设计。最后对文献中实例进行了研究,得到的夹点位置、新鲜水用量以及用水网络与文献中一致,表明提出的方法是可行和有效的。该方法模型简单、直观,避免了水级联表格的繁复计算,拓展了Petri网在过程领域的应用。     

多周期石化企业水系统平衡模型与评价

石化企业用水量和废水排放量巨大,因而节水减排至关重要。企业的水平衡测试是节水减排的工作基础,因此其研究意义重大。本文研究了石化企业水系统网络,基于水平衡测试的数据,建立水系统平衡模型,并进行单周期/多周期的水系统平衡计算和用水指标评价。以某大型石油炼化企业的用水系统作为案例分析,结果表明该企业加工吨原油取水量基本达到了节水型企业的标准,但各周期变化较大,水重复利用率较高,各个周期都在97.5%以上。随着水重复利用率的增加,加工吨原油取水量吨油耗水量明显降低。此外,废水回用率较低,基本在35%左右,尚未达到节水型企业的要求。     

水夹点技术的应用研究

水资源的逐年匮乏和环境污染的日趋严重对过程工业提出了废水最小化的要求.本文介绍了应用水夹点技术进行单杂质用水网络设计的过程,尤其是格子图的构造和网络调优.针对多杂质系统,除了应用单杂质系统的设计方法,必须很好地选择参考杂质,并在网络设计时注意浓度转移的表示.最后,比较了水夹点技术设计单杂质和多杂质用水系统的异同.     

啤酒生产调度数学模型及其优化

针对啤酒企业生产人工调度效果不理想的问题,建立了啤酒生产调度数学模型,并研究了此类间歇工业调度问题的优化方法.根据啤酒生产流程特点,将整个啤酒生产划分为糖化区、过滤包装区,分别建立相应的生产调度数学规划模型,并通过蚁群优化算法求解此类调度问题.该优化调度方案在企业中的应用结果表明,通过蚁群算法对建立的啤酒调度模型进行优化,该方法具有良好的鲁棒性与实用性,可为生产管理人员提供方便快捷的优化解决方案.     

基于遗传算法的单交叉口信号优化控制

建立了一种单交叉口自适应优化配时模型。通过对本周期交通流数据线性预测下一周期各车道的排队长度，以各相位绿灯结束时的排队长度最小作为优化目标，建立多目标优化函数。通过采用理想点法，运用遗传算法进行优化。仿真实验结果表明，该方法优化后的配时方案能够反映各相位实际交通需求，并具有很好的实时性。     

Optimizing modulo scheduling to achieve reuse and concurrency for stream processors

Both reuse and concurrency are performance-critical for stream processors. When applying loop unrolling and software pipelining separately to stream-level loops, either reuse or concurrency or both may be inadequately exploited. In this paper, we optimize modulo scheduling to maximize stream reuse and improve concurrency for stream-level loops. The key insight is that an unrolled and software-pipelined stream-level loop could be described by a set of reuse equations. Guided by reuse equations, a reuse-aware modulo scheduling algorithm is developed to simultaneously optimize the two performance objectives, reuse, and concurrency, for a loop in a unified framework. Moreover, we describe a code generation algorithm to automatically produce the optimized loop from a given loop. The experimental results obtained on FT64 and by simulation demonstrate the effectiveness of the proposed approach.     

Obtaining Affine Transformations to Improve Locality of Loop Nests

A new method for obtaining affine transformations of loops for the localization (fast reuse) of program data is proposed. A technique of multidimensional scheduling is used with the following strategy of locality improvement: derive affine transformations allowing one to quickly reuse as much data as possible; if the amount of localized data is insufficient, apply a blocking. The method can easily be automated; the dependence on external parameters of the loops is explicitly taken into account.     

可重配置实时任务的快速动态调度算法

要提出一种快速动态定位和实时任务调度算法,采用最早最迟开始时间优先、最优化空白区域管理和配置重用的调度原则,能够反映实时任务的紧迫度,快速地调度实时可配置硬件任务,同时有效地管理可重构资源．实验结果表明,该算法可以有效地提高系统的总体性能．     

动态储位分配策略下仓储作业能耗优化调度

针对堆垛机式自动化立体仓库能耗优化任务调度问题,提出了一种动态储位分配策略下的任务调度集成优化方法。该策略允许在当前任务执行批次内重用拣货产生的空库位,产生了任务顺序约束;并结合不同运动状态下堆垛机的运行时间计算差异,建立了复合指令下以堆垛机任务总能耗最低为目标的调度模型。依据模型的特点,提出了一种改进帝国竞争算法进行求解。该算法通过设置校正机制使优化解能够满足任务顺序约束,并引入外来种群入侵的概念来避免算法陷入“早熟”。最后通过两组数据对提出的任务调度算法进行了验证,实验结果表明,改进算法在能耗和任务执行效率方面优于其他方法,能够有效减少堆垛机作业过程能耗,提升作业效率。     

在构件化嵌入式操作系统中应用抢占阈值调度

现有基于构件的嵌入式实时软件开发过程着重于从结构的角度分解系统成若干构件,以及重用构件。实践证明,该开发过程还应从运行角度将构件映射成任务,并选择适当的实时调度算法。为此,根据目前的工程实践提出一种实时构件模型,包含将构件映射成任务的方式。描述了当前构件化嵌入式操作系统可以使用的4种调度算法,并比较这些算法的性能特点。提出抢占阈值(preemptionthreshold)调度模型更适合构件化嵌入式实时系统,仿真实验的结果证明了该结论。比较结果和结论对构件化嵌入式实时系统的设计和开发有一定的参考价值。     

一种新型的LTE系统干扰协调算法

为了解决LTE多小区系统在重度边缘负载情况下所承受的严重的小区间干扰问题,提出了一种基于小区边缘用户数的干扰协调调度算法ICPF。该算法在软频率复用干扰协调场景下提出了改进型资源分配以及二次调度思想,在初步分配资源的基础上进行频率资源二次调整,并有效地与调度算法结合起来。仿真结果表明,ICPF算法能在保证频谱利用率的前提下,提高小区边缘用户性能以及多用户分集的效果。     

采用配置完成优先策略的可重构任务调度算法

如何隐藏和减少配置时间是相依性可重构任务调度的关键问题.提出一种采用配置完成优先策略的相依性可重构任务调度算法,通过基于预配置优先级的列表调度算法,实现将后续任务的配置时间隐藏于前驱任务的运行时间中,并采用基于配置完成优先策略的配置重用机制,减少了任务调度后的配置过程,从而在总体上缩短了相依性任务集合的运行时间.仿真结果表明,该调度算法能有效避免调度死锁,并可减少相依性可重构任务的整体运行时间.     

An Integrated Approach to Locality-Conscious Processor Allocation and Scheduling of Mixed-Parallel Applications

Complex parallel applications can often be modeled as directed acyclic graphs of coarse-grained application tasks with dependences. These applications exhibit both task and data parallelism, and combining these two (also called mixed parallelism) has been shown to be an effective model for their execution. In this paper, we present an algorithm to compute the appropriate mix of task and data parallelism required to minimize the parallel completion time (makespan) of these applications. In other words, our algorithm determines the set of tasks that should be run concurrently and the number of processors to be allocated to each task. The processor allocation and scheduling decisions are made in an integrated manner and are based on several factors such as the structure of the task graph, the runtime estimates and scalability characteristics of the tasks, and the intertask data communication volumes. A locality-conscious scheduling strategy is used to improve intertask data reuse. Evaluation through simulations and actual executions of task graphs derived from real applications and synthetic graphs shows that our algorithm consistently generates schedules with a lower makespan as compared to Critical Path Reduction (CPR) and Critical Path and Allocation (CPA), two previously proposed scheduling algorithms. Our algorithm also produces schedules that have a lower makespan than pure task- and data-parallel schedules. For task graphs with known optimal schedules or lower bounds on the makespan, our algorithm generates schedules that are closer to the optima than other scheduling approaches.     

Slot allocation algorithms in centralized scheduling scheme for IEEE 802.16 based wireless mesh networks

In IEEE 802.16 based wireless mesh networks (WMNs), TDMA (Time Division Multiple Access) is employed as the channel access method and only TDD (Time Division Duplex) is supported and there are no clearly separate downlink and uplink subframes in the physical frame structure. As the uplink and downlink traffic has different characteristics in that the uplink traffic decentralizes in each MSS (Mesh Subscriber Station) and the downlink traffic centralizes in the MBS (Mesh Base Station), different scheduling methods should be taken in the uplink and downlink. This paper presents a uniform slot allocation algorithm which is suitable for both uplinks and downlinks. To achieve higher spatial reuse and greater throughput and to avoid switching frequently between receiving and transmitting within two adjacent time slots when a relay node forwards traffic, different link selection criteria are taken into account when allocating slots for uplinks and downlinks. A combined uplink and downlink slot allocation algorithm is proposed for further improving the spatial reuse and network throughput. The proposed algorithms are evaluated by extensive simulations and the results show that it has good performance in terms of spatial reuse and network throughput. To the best of the authors’ knowledge, this work is the first one that considers combined uplink and downlink slot allocation on the centralized scheduling scheme in IEEE 802.16 based WMNs.     

基于DIMASIS的城市排水管理一体化系统

从排水管网管理需求出发,结合常州市城区排水系统设计方案,提出了基于DIMASIS的城市排水管理一体化系统。将各种不同的应用子系统进行整合,利用统一的系统平台掌握整个管网的运行情况,依据智能化的管网调度模型对污水厂、泵站及其它设施进行集中管控和优化调度管理;通过集成SCADA、管网调度、GIS、GPS及PDA等功能,调度及维护人员可以明确、快速地处理突发事件,有效完成日常维护并实现设施管理和用户管理的信息化。系统为城市排水系统的运行管理提供了全面、科学的数据支持,对提高城市排水管理的质量、效率和水平具有重要意义。