时隙 Aloha 及伪贝叶斯算法性能仿真
设一个时隙 Aloha 系统的时隙长度为 1，所有节点的数据包均等长且等于时隙长度。网络中的节点数为 m，各节点数据包以泊松过程到达。 1 假定每个节点的数据包到达强度均为 λ /m，在不同的 λ 下，仿真时隙Aloha 数据包传送的成功概率，绘制呼入强度和成功概率的曲线，和理论结果进行对照。 仿真思路： 1） 生成一个二项分布列来模拟数据包的到达过程 2） 因为数据包以泊松过程到达，所以二项分布的 P 定为（1- m eλ− ） 3） 对生成的数列求和，只有当其和恰等于 1 即有且仅有一个数据包到达时，才可以成功发送，这时成功个数计数+1 4） 2.选取合理的引,,qa,m,采用延时的下界,仿真时隙Aoha系统数据传输过程,统计在不冋同η下,到达率及离开率,绘制它们随n的分布情况,和理论值进行对照qn:等待重传的节点在每一时隙内重传数据包的概率qa:每个发送节点有新数据包到达的概率m:系统内总的节点数n:每个时隙开始时等待重传的节点数仿真思路:1)用二项分布模拟数据包的到达及发送过程2)生成两个数列:一个表示等待重传的节点以q,重传的情况;一个表示新到达的数据包情况因为题日说明采用延时的下界,即不缓冲,每个节点最多容纳一个数据包,有包则扔。所以第一个数列前n项令为1,后一个前n项令为0,之后两个数列可以进行简单加和3)发送成功率:对两个数列相加之后求和,如果sum等于1,说明此时隙内到达和发送的总数为1,只有在这种情况下发送才有可能成功,计数加1到达率:在每N次实验中,对“表示到达的数列”求和,统计4)对n做循环以表示到达率和离开率随n的变化情况;每个n下进行N次实验,数理统计3/8仿真结果0.40.35*0.30.250.20.150.10.0550607080901001/曲线为理论曲线:Ps=G exp(-G)and G=(m-n)a+n gr2/仿真值基木与理论曲线吻合在仿真的过程中,合理选取个参数值对能否得到埋想的曲线起了重要的作用下图分别为qr=0.02,0.05,0.08s时的曲线。可以看到,随着qr的增加,曲线向左移,导致第二个交叉点也左移,这个时候重传的延时将会减小。反之,曲线右移。当q,增加到一定程度的时候,系统只有一个稳定点了。4/840.350.30.20.1501020304050607080901c03仿真时隙Aoha系统下的伪贝叶斯算法,通过仿真结果眼正在n的估计误差较大的情况下的收敛特性及到达率小于1/e下的稳定性。仿真思路:1、伪贝叶斯算法的主要思路是对新数据包和积压节点等同对待:当有新数据包到达的时候,暂不发送,下一时刻与以前的积压节点一起以4r发送。所以修改2中的仿真模型:1)依旧是一列表到达,一列表上一时隙的积压节点2)对两列加和,统计其中为1的个数,设为d3)以qr为概率,d为长度,生成又一个二项分布数列 depart,表示发送的情况4)对depa求和,如果 depart的和为一,说明恰发送成功,n(k+1)=d-1,否则n(k+1)=n(k)5)循环,进行数理统计2、仿真收敛特性和稳定特性哩论值:根据给岀的伪贝叶斯算法的具体步骤,由给出的n(k),不断模拟生成n(k+1)5/8仿真值:由仿真模型及给出的n(k),生成n(k+1)观察两种方式得到曲线的走向3、给出不同的值,观察n(k+1)随时间变化的情况判断标准如果要保持系统的稳定,至少n(k+1)应该保持在一个恒定的状态,或者逐渐趋于零。如果n(k+1)不断增加,则系统最终将趋于饱和,无法再接纳新的数据包,此时系统不稳定。仿真结果:1、验证在n的佔计误差较大的情况下的收敛特性:1)n=170;估计nt=20;m=100:20.2:N=100016030040050060070080g001CC08002)n=50;估计nt=180;m=1000=-1-02:N=80结果说明可以看出,当估计值与系统本身的积压数据包数有很大差别的时候,无论是大还是小,最终都可以趋于实际值,从而收敛特性得到验证。1)同时可以看到,改变的值:当λ增大的时候,收敛地更快;2)当n不变的时候,改变m的值,如果n/m变大,那么发生碰撞的几率就变大,也会导致估计的n值更快地趋向理论n值这些都是于课堂分析的理论情况相吻合的6/82、验证系统的稳定性下图分别为A=02:=10.1:=1:4=1+02:=0.3时候的情况。可以看到,当λ
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矩形优化排样
主要研究矩形零件的排样方法，遗传算法的用途在此处体现的淋漓尽致本文算子的选择是有效的为进一步验证算法,对零件数量从16~97的不同算例进行试验,每类有3个例子,其最优排放图均已知,各个算例的基本试验数据(零件数量,板材尺寸)和本文试验最好结果见表2,表2算例2的基本试验数据及本文试验结果Tab 2 Dimension of second exampleand best result given by this paper问题零件最优高度原最优板材所得最低高度()SA+文算法结果(b)SA+最低水平线算法结果种类数量mm尺寸/mmmm2020×2020图1算例1的排放图40×15Fig 1 Layout of first example2860×3032表1本文算法与最低水平线算法排样结果对比C4496060×6064Tab. 1 Difference between our algorithm and7360×90the lowest outline algorithm9712080×120129最小高度最小高度最大高度平均高度运行时间图2给出了部分算例的最好排放结果。 Hopper算法/mm出现频次/mm/mm/ms8. Turton对以上规模不同的矩形件采用BL、BLFSA+最低水平线481/5053.716算法进行排放,允许零件旋转90°,GA、NE、SA、HCSA+本文方法483/505 I48.6等算法搜索排放顺序。文中指出采用BLF排放效果优于BL算法10%~30%,采用SA+BLF算法所得4.2算例2结果最优,见表3。(a)C11(b)C41(c)C61图2算例2采用本文算法所得的排放图ig 2 Best layout of second example with our algorithm表3各类别实例的相对距离百分比1表4各实例运行时间对比表Tab3 Relative distance of best solution toTab 4 Average elapsed time foroptimum height for six cases%six cases with different algorithm问题种类BIBLF SA+BLF本文算法问题A+BLFSA+本文算法174种类ms162.824126.7C41816132120C657.5注:1)表中值表示所得最好结果U与最优值lO)pt差值的白分比C61528189447(U-Op:)/lOpt。宇航材料工艺2007年第4期17对比表2、表3知,本文算法和文献[6]中采用图3表明:矩形排放耗时10ms,经人机交互调BLF解码的综合算法结果相近,并且在零件数量较整后材料利用率为86.4%,比人工排样提高约11少(如n=16)时能获得最优解,与埋论分析一致;由8%。表4知,本文算法的运行时间大大少于BLF算法,这5结论是因为在排放R;时只需搜索当前轮廓线段,比BLF实际算例表明最低轮廓线搜索算法能有效地进算法(搜索所有空域区域)搜索空间减少,因此效率明行矩形件排放,与模拟退火算法相结合,能在较短时显提高。由于文献[6的运行环境是:处理器奔腾间内获得与BLF算法相近的排放结果,并且在零件200MHκ,RAM65M, Windows nt4.0;而本文运行数量较少时能获得最优解,是解决大规模矩形件排放环境为:CPU2.8GHz,RAM512M,其速度大约是问题的有效方法200MHz处理器的15倍,因此表4所给BLF混合算参考文献法的运行时间做了相应处理。可见采用轮廓搜索法1张丽萍,张春丽,蒋寿伟.皮料优化排样的有效方法与BLF算法可获得相近的排放效果,但前者效率明软件学报,2005;16(2):316~323显高于后者。文献[7采用启发式递归(HR)算法对2曹炬,周济,余俊.矩形件排样优化的背包算法.中国以上算例进行求解,大大提高了运行效率,但在零件机械工程,1994;5(2):11~12数量较多时其速度也明显低于本文算法。因此最低3曹炬.二维异形切割件优化排样的拟合算法.中国机轮廓搜索法可用于求解大规模矩形件的排样问题。械工程,2000;11(4):438~4414.3应用举例1 Jakobs S On genetic algorithms for the packing of针对不规则复合材料铺层,采用矩形包络法求出 polygons,Eur. of oper,Res.,1996881):165-181其包络矩形,然后采用上述算法进行排放。图3是飞5贾志欣.面向发电设备制造的下料优化排样原理与关机坐舱罩顶棚的铺层展开数据采用以上策略获得的键技术,四川大学博士学位论文,2002排放图。6 Hopper E, Turton B C H. An empirical investigationof meta-heuristic and heuristic algorithms for a 2D packingproblem. EurJ of Oper Res, 2001; 128(1): 34577 Zhang Defu, Kang Yan, Deng Ansheng. A new heuristicrecursive algorithm for the strip rectangular packing problemComputers &. Operations Research, 2006; 33(8): 2209-2 217图3复合材料铺层排放实例(编辑李洪泉)ig. 3 Layout for composites plys18宇航材料工艺2007年第4期矩形件优化排样的研究旧万数据WANFANG DATA文献链接作者:邓冬梅,厝米水,安鲁陵,王桂宾, Deng Dongmei, Zhou laishui, An Luling,Wang guibin作者单位:南京航空航天大学机电学院,南京,210016刊名宇航材料工艺sTc|PKU英文刊名:AEROSPACe mATERIALS technology年,卷(期):2007,37(4)被引用次数4次惨考文献(条)1.张丽萍.张春丽.蒋寿伟皮料优化排样的有效方法[期刊论文]软件学报2005(02)2.曹炬.周济.余俊矩形件排样优化的背包算法[期刊论文]中国机械工程1994(02)3.曹炬二维异形切割件优化排样的拟合算法「期刊论文]中国机械工程2000(044.Jakobs S On geretic algorithms for the packing of polygons 1996 (05.贾志欣面向发电设备制造的下料优化排样原理与关键技术[学位论文]20026. Hopper E Turton B C H An empirical investigation of meta-heuristic and heuristic algorithms for a 2Dpacking problem 2001(01)7. Zhang Defu. Kang Yan. Deng Ansheng A new heuristic recursive algorithm for the strip rectangularpacking problem 2006 (08)相似文献(1条)1.学位论文邓冬梅复合材料铺层排样抆术硏究与开发2007复合材料因其比强度高、比模量大、材料的刚度和强度可设汁等一系列优点,在航空航天领域得到广泛应用,但高昂的价咯成了复合材料应用的最大壁垒。国外的硏究和应用成果表明数字化技术是降低复合材料构件制造成本、提高构件性能的有效途径。目前国内主要还以手工没计和手工制造为主、自动化程度不高,不仅浪费人力、物力,而且产品质量难以保证,因此有必要对复合材料数字化技术进行研究。优化排样是复合材料构件数字化生产过程中的重要环节。本文在研宄各种排样算法的基础上,提岀丁新的矩形件排样算法、优化算法以及不规则样片的排样算法,并与复合材料铺层排样的特点相结合开发了复合材料铺层排样软仁。主要研究内容和创新点如下矩形件排样不仅适用于矩形样片的排放,也是不规则样片排咩的基础。本文在建立矩形件排样数学模型的基础上,介绍了各种常见的定序列矩形件排样算法并分析其特点,提出了一种新的启发式排样算法——最低轮廓线搜索算法。该算法满足“最下最左”条件,克服了其他排样算法对某些排栏图不能给出排列的缺点,实验结果表明该算法排样效果好于最低水平线算法和最下最左(BL)算法。利用该算法实现了大量不同规格图纸的集中出图,省时省力,节约氏张2050%。矩形件排样问题具有图形运算和组合优化两方面的特性,单纯的排样算法只能解决图形运算问题,样片的排放顺序对排样结果同样重要。针对较小规模(一般少于100个图形)的矩形件排样问题,本文提岀了模拟退火与最低轮廓线搜索算法相结合的综合优化算法。对于十多个图形的排样,该算法可短时间内求得最优舾:对于近百个图形的排样,在排样效果相当旳情冮下,该亥算法比其基于模拟退火的综合优化算法效率提髙百以饣。针对大规模矩形件排样问题本文提出了蚁群笪法与最低轸廓线搜索算法相结合旳综合优化算法,该算法比模拟退火与最低轮廓线算法相结合的综合优化算法效率提高十倍以上。不规则图形排栏是所有排样研究中的热点和难点。本文将不规则样片简化成多边形进行排样,提出了两种不同的解法方法:一是基于矩形的排样方法,二是直接对多边形进行排样。基于矩形求解不规则样片排样时,将图形运算、矩形件排样算法及交互调整相结合,提出了基于矩形的多边形综合排样算法。通过各种优化组合策略,对单一样片和多种样片进行组合求其最小包络矩形,从而将不规则形状样片排样转化为矩形件排样进行求解。直接冄放多边形时,重点研究两个多边形的临界多边形(NFP)的求解。首先对基于倾斜图法的NFP求解法进行了改进和优化,完善了凹、凸两多边形NFP的求解,然后提出了适用于任意两多边形N求解的边界绕行法,该方法比基于倾斜图的求解方法适用范围广,计算简单、效率高。根据复合材料构件数宇化生产的主要过程,分析总结了复合材料铺层排样的特点,并将伉化排样算法与复合材料铺层排样的特点相结合,设计丌发了复合材料构件铺层排栏软件系统。引证文献(3条)1.卢远志杨建新.文桂林.周兵.钟志华基于排样思想的工程图坐标尺寸防干涉方法[期刊论文]中南大学学报(自然科学版)2010(2)2.张伟.安鲁陵.邵挠眀.郑盈一种矩形件分层排样算法[期刊论文]宇航材料工艺2010(1)3.陈婷.许超钣金零件排样技术及其发展[期刊论文]锻压装备与制造技术2008(4)本文链接http://d.wanfangdata.comcn/periodicAlyhclgy200704005.aspx授权使用:广东工业大学图书馆( gdgydxtsg),授权号:4flc88c5-bfdd-4dec-8ebf-9ec501113fe6下载时间:2011年4月14日
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