边缘计算中依赖性任务调度系统的设计与实现
这是一篇关于边缘计算,DAG任务,功能配置,蚁群算法,仿真系统的论文, 主要内容为随着移动互联网技术的快速发展,诸如AR/VR、自动驾驶、工业控制等多种计算密集型、延迟敏感型应用逐渐兴起。这些应用通常由多个相互依赖的任务构成,可表示为有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)。但是,移动设备的计算、通信等资源受限,难以很好地支持此类应用,不稳定的网络环境和长距离传输数据所带来的高延迟也使得云计算服务难以满足这些应用的服务质量要求。边缘计算将计算、存储、网络等资源下沉至网络边缘,可为移动设备提供就近的低延迟、低功耗服务,满足计算密集型、延迟敏感型应用的运行需求。如何在边缘计算系统中高效调度计算密集型、延迟敏感型的DAG应用,成为亟需解决的关键问题。本文首先提出了一个基于蚁群算法的DAG任务调度算法。具体包括:1)针对边缘节点资源受限和任务类型多样化的问题,通过引入基于容器的服务配置机制,构建了应用层、容器层、边缘节点层以及远程云层四层网络架构模型,实现了单边缘节点可为多种类型的任务提供服务以充分利用资源;2)针对DAG任务间的依赖关系导致调度复杂度增加的问题,根据DAG任务间的依赖关系建立了应用请求模型和请求时延模型,以总体请求完成率为优化目标,设计了一个基于改进蚁群的DAG任务调度算法。该算法基于请求截止期限动态调整任务的优先级,优化任务的调度顺序,并利用遗传算法前期进化率高于蚁群算法的优势,改进了传统的蚁群算法,最后基于蚁群算法的信息素机制搜索全局最优解形成任务调度方案。实验仿真结果验证了本文所提算法的可行性。在此基础上,本文设计并实现了一个用于边缘计算DAG任务调度的仿真系统。系统集成了本文所提出的调度算法,并提供了任务生成、边缘环境构建、算法导入和DAG任务调度仿真等功能。本文首先根据用户的需求,梳理主要功能需求,并在此基础上进行概要设计和模块设计,之后详细设计了每个模块的功能以及工作流程。系统采用Web技术实现了前端界面,利用Apache Airflow和Mininet构建网络模型和算法库,Airflow作为调度引擎,负责任务调度和DAG编排,Mininet作为仿真环境,负责创建边缘节点和链路以及节点上任务的模拟执行过程。本文最后进行了功能展示和系统测试。该系统通过图形化的界面简化了用户构建边缘计算网络仿真环境的流程,为用户提供了一个安全、可靠、可扩展的边缘计算任务调度算法的仿真验证环境。
电力交易仿真系统的研究与实现
这是一篇关于电力交易仿真,仿真系统,鲁宾斯坦讨价还价模型,电力交易模型的论文, 主要内容为电力对于一个国家有着举足轻重的作用,它在保障工农业生产、军事国防领域以及保障民生等方面有着不可替代的作用。电力交易是指买卖电力商品和服务的活动。随着电力体制改革的不断推进以及售电侧的放开,电力交易市场逐渐成为当前电力行业发展的趋势并且竞争越来越激烈。为了推动电力市场改革的顺利进行,保障电力交易市场的稳定,降低电力交易市场的运营风险,推动电力市场的建设和逐渐完善,有必要建立电力交易仿真系统,对电力交易的竞价模式、价格形成机制进行研究。本文设计并开发了电力交易仿真系统,主要研究内容包括:(1)对电力交易仿真系统的需求进行分析,并从总体架构设计、功能模块设计以及数据库设计三个方面对电力交易仿真系统进行设计,然后根据系统的设计完成电力交易仿真系统的开发与测试。需求分析层面,以用例图的形式分析系统的功能性需求,并以文字形式阐述电力交易仿真系统的非功能性需求;总体架构层面,电力交易仿真系统的整体架构主要包括逻辑架构和技术架构两部分,其中,逻辑架构采用MVC三层架构,技术架构采用Vue+ElementUI+SpringCloud框架;功能模块设计层面,以流程图的方式对实现的功能进行设计;数据库设计层面,从概念结构设计和数据表设计两个方面分析,其中,概念结构设计采用E-R模型表示实体之间的关系,数据表设计主要对表的字段、类型以及长度进行设计。(2)针对当前电力交易的仿真模型和算法不完善,无法为市场成员提供报价决策支持等问题,本文以电力市场中的售电商和购电商等市场主体为研究对象,分析购售电双方的交易目标,根据相关的交易规则,分别采用鲁宾斯坦讨价还价建立双边协商交易的数学模型、采用RE算法构建集中竞价交易的数学模型、采用博弈方式建立挂牌交易的数学模型,并采用仿真数据对模型进行分析,从而验证模型的真实性和可靠性。
城市生活垃圾机械-生物处理设备仿真系统研究与设计
这是一篇关于城市生活垃圾,MBT,3D建模,仿真系统,数据处理优化的论文, 主要内容为随着国家提出“中国制造2025”的制造强国战略,如何将新一代的信息技术于制造业进行深度融合成为研究热点。同时由于城镇化进程进一步加快,城市人口急速增长,如何低能耗、高回收率的处理日益增长的城市生活垃圾也成为每个城市亟需解决的问题。机械生物处理(Mechanical Biological Treatment,MBT)设备可高效的分离出城市生活垃圾中可循环利用部分,最大程度的回收高热量物质,减少城市生活垃圾对生态环境的污染,提高资源利用率。利用物联网络系统(Cyber-Phyical System,CPS)相关技术,对城市生活垃圾MBT车间进行仿真系统开发既符合“智能”制造的国家需求又满足资源循环利用保护生态环境的理念,具有实际应用价值和意义。本文从如下几个方面对MBT仿真系统开发设计的相关技术和内容做介绍:1.首先分析仿真系统与MBT设备技术的理论研究层面,以仿真系统的技术要点作为脉络,将本文分为“三维模型构建”、“模拟运行数据与连接”以及“服务系统”三个部分的内容。2.针对三维模型的构建,本文以MBT设备为研究对象,通过Solid Works、3DMax和Unity3D三款建模软件来完成对MBT设备各组件三维模型的构建工作。在建立三维模型过程中,先将MBT各组件的模型进行拆解,逐一设计好各组件模型后,再对各拆解的模型进行集成装配。通过轻量化处理、模型纹理渲染以及Unity3D场景的灯光设计来提升客户端平台的三维模型可视化效果。最后利用编程语言的面向对象思想,将MBT设备各组件作为对象,通过C#脚本修改对象属性使其具备物理运动的特性。3.以MBT仿真系统设计的信息模型为切入点,从各组件的模拟运行数据的收集、传输、处理以及仿真服务系统架构四个问题出发。先设计MBT仿真系统的信息模型,解决收集哪些组件模拟运行数据的问题;使用TCP/IP协议作为传输模拟运行数据的基础,来进行客户端与服务器的数据传输;后利用Java Web技术作为MBT仿真系统服务器开发的后端核心。选择Spring Boot作为开发框架,My SQL数据库作为数据管理工具。通过DAO模式对服务器端数据传输处理做优化,设计了一种方便用户管理、以及友好的GUI交互界面的仿真系统客户端。4.针对服务系统,在保证了实验条件与经济可行性的前提下,通过设计比较试验,比较Statement、Prepared Statement、Prepared Statement+批处理、DAO模式四个数据处理技术,并得出实验结果进行研究比较,设计出低耦合、低时耗的MBT仿真系统服务端。
基于云平台的水泥生料预分解仿真系统研究
这是一篇关于仿真系统,云平台数据库,FFRLS,工况划分,FOA-LSSVM的论文, 主要内容为近年来,云平台技术已成为推动各行各业智能化、信息化发展的关键技术之一。目前水泥行业所采用的仿真技术信息化、智能化水平较低,普遍采用线下仿真软件,存在诸多弊端,无法为操作员的培训以及优化控制程序的验证提供良好仿真环境。且水泥预分解过程工况复杂多变,当前仿真系统所采用的预分解过程模型尚不能有效的反应实际生产情况。因此在水泥预分解过程不同工况下建立模型,并基于云平台技术开发一种在线的水泥仿真系统十分必要。本文研究设计了一种B/S模式下的、集多种功能于一体的基于云平台的水泥生料预分解过程仿真系统,主要的研究工作包含以下几部分。(1)基于云平台技术理念,从水泥生产预分解工艺的角度出发,设计了仿真系统的功能结构与总体架构,并对系统各部分内容的功能需求进行了详细的分析。系统框架主要分为数据采集与数据预处理、云平台数据库、仿真模型以及用户端等四个部分,包含了数据在线监测、历史数据查询、仿真培训及优化控制程序校验等功能。(2)分析了预热器温度以及分解炉出口温度的影响因素,确定了建立温度模型所需的关键变量;利用遗忘因子递推最小二乘法(FFRLS)对预热器温度进行建模;结合水泥预分解生产工艺、水泥操作员的人工经验及生产历史数据,对分解炉进行了工况划分;并针对每种分解炉工况分别建立了基于果蝇寻优最小二乘支持向量机(FOALSSVM)的温度仿真模型。(3)对预分解仿真系统云平台数据库以及系统的基本仿真功能进行了详细设计。结合仿真系统的功能需求,确定了需要采集的相应数据点位并设计了相关数据库(远程监测数据库、仿真培训数据库、优化控制程序校验数据库);利用数据库复制技术进行了云平台数据库的搭建;设计了仿真操作、仿真评价与仿真控制器等功能模块以实现仿真培训、优化控制程序校验等仿真功能。(4)利用ASP.NET、HTML等多种技术设计开发了系统的交互界面,实现系统的仿真功能。该系统成功投运,操作员可以随时随地监测水泥预分解过程生产数据,为水泥生产操作的仿真培训以及优化控制程序的校验提供了一个更加良好的仿真环境。
电力交易仿真系统的研究与实现
这是一篇关于电力交易仿真,仿真系统,鲁宾斯坦讨价还价模型,电力交易模型的论文, 主要内容为电力对于一个国家有着举足轻重的作用,它在保障工农业生产、军事国防领域以及保障民生等方面有着不可替代的作用。电力交易是指买卖电力商品和服务的活动。随着电力体制改革的不断推进以及售电侧的放开,电力交易市场逐渐成为当前电力行业发展的趋势并且竞争越来越激烈。为了推动电力市场改革的顺利进行,保障电力交易市场的稳定,降低电力交易市场的运营风险,推动电力市场的建设和逐渐完善,有必要建立电力交易仿真系统,对电力交易的竞价模式、价格形成机制进行研究。本文设计并开发了电力交易仿真系统,主要研究内容包括:(1)对电力交易仿真系统的需求进行分析,并从总体架构设计、功能模块设计以及数据库设计三个方面对电力交易仿真系统进行设计,然后根据系统的设计完成电力交易仿真系统的开发与测试。需求分析层面,以用例图的形式分析系统的功能性需求,并以文字形式阐述电力交易仿真系统的非功能性需求;总体架构层面,电力交易仿真系统的整体架构主要包括逻辑架构和技术架构两部分,其中,逻辑架构采用MVC三层架构,技术架构采用Vue+ElementUI+SpringCloud框架;功能模块设计层面,以流程图的方式对实现的功能进行设计;数据库设计层面,从概念结构设计和数据表设计两个方面分析,其中,概念结构设计采用E-R模型表示实体之间的关系,数据表设计主要对表的字段、类型以及长度进行设计。(2)针对当前电力交易的仿真模型和算法不完善,无法为市场成员提供报价决策支持等问题,本文以电力市场中的售电商和购电商等市场主体为研究对象,分析购售电双方的交易目标,根据相关的交易规则,分别采用鲁宾斯坦讨价还价建立双边协商交易的数学模型、采用RE算法构建集中竞价交易的数学模型、采用博弈方式建立挂牌交易的数学模型,并采用仿真数据对模型进行分析,从而验证模型的真实性和可靠性。
SDN流规则轻量探测技术研究
这是一篇关于软件定义网络,网络探测,流规则,时延,仿真系统的论文, 主要内容为软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)作为一种新型的网络架构,其相较于传统网络架构的巨大优势使其成为引领将来网络发展方向的重要研究内容之一。利用SDN的数据平面和控制平面的分离的特点能够对网络中存在的诸多问题进行有效地解决,同时其独有的架构特点也为自身网络安全的维护带来了新的挑战。SDN网络的流规则是SDN数据平面进行数据转发的依据,反映了SDN网络的内部细节,是SDN网络的核心。SDN网络由于其网络配置的定制化、精细化的特点,呈现出与传统网络不一样的行为特征和时延属性,因而本文对面向SDN网络的流规则探测技术进行研究。本文深入分析了SDN网络的特点,在已有的针对SDN网络的探测技术的启发下,基于SDN结构上的特性提出了一种SDN网络流规则探测机制LDSFR,并对该机制的原理进行了详细的描述和仿真验证。同时,针对LDSFR机制存在的问题,进行了优化并提出了改进方案LDSFR-A。此外,为了方便进行SDN探测技术的仿真验证,本文还详细地介绍了基于Open vSwitch和Docker技术搭建的“SDN探测智能仿真系统”。本文的工作主要如下:1.针对SDN网络内流规则的探测问题,提出了一种基于SDN网络时延特性的轻量级流规则探测机制LDSFR。LDSFR的主要思想是对SDN网络处理数据包的行为进行观察,收集数据包的时延数据信息,经过计算处理推测出与数据包相匹配的流规则的存在性,从而知晓目标SDN网络内的交换机上的流规则内容。为了降低探测开销,LDSFR首先进行流规则匹配字段的确定,减少无效探测数据包的数量。然后使用空间搜索的方法对流规则有规律地进行探测,根据已探测到的信息构造接下来的探测数据包,提高探测的针对性,达到减少探测数据包数量的目的。本文对LDSFR机制进行了仿真验证,仿真结果显示,LDSFR探测机制能够对SDN网络的流规则进行高效地探测,相较于传统的探测方法,LDSFR探测机制能够在保证一定探测精度的同时有效地降低探测的开销。2.为了方便对SDN探测研究的理论算法及关键技术进行验证,实现了SDN探测智能仿真系统。仿真系统主要由用户界面、Web后台以及Overlay仿真网络平台三部分组成。其中Overlay网络是由Open vSwitch,Docker和SDN控制器搭建而成。同时为了方便使用,使用Web软件隐藏后台程序的调用,提供了图形化接口,可以实现定义拓扑、调用仿真程序、对仿真结果进行分析等一系列功能。
多无人机协同任务规划的仿真系统设计与实现
这是一篇关于无人机,任务规划,仿真系统,算法扩展性,Web,可视化的论文, 主要内容为无人机技术已经成为世界上各国战略目标的重中之重,发展该技术具有及其重要的意义。无人机技术正从单一无人机朝着多无人机群的方向发展,因此研究多无人机协同控制技术显得尤为重要。多机协同任务规划是无人机集群协同作战的重要组成部分,目前关于无人机协同任务规划的研究主要集中在任务分配和路径规划上面,而仿真系统可以为研究任务分配和路径规划算法提供便利,方便算法研究者管理数据和更好地观察算法结果。虽然已有许多无人机算法的仿真系统,但它们存在着一些不足,例如存在跨平台问题,以及算法的扩展性问题等。针对这些不足,本文设计并实现多无人机协同任务规划的仿真系统。首先,本文介绍了该系统在开发过程中使用的一些技术。其次,本文对该系统进行了详细的功能需求分析。再次,本文根据需求分析,对该系统的模块进行设计,该系统分为4大功能模块:用户管理、场景配置、协同任务规划仿真、算法管理,本文对每一个功能模块进行了详细设计。从次,本文单独对算法管理模块中采用的技术和设计进行了深入的说明。最后,根据前文对系统的详细设计实现了该仿真系统,并将该系统与另一个已有的无人机仿真系统进行比较,通过比较说明了本文的系统具有明显的优势。本系统采用B/S架构,前端采用Angular框架,配合使用高德地图JS库。后端使用Rust编程语言开发,使用的Web框架是Rocket,采用了MongoDB数据库,以及Docker技术。本文设计实现的仿真系统,通过浏览器访问并使用,具有跨平台运行的优点。另外,用户可以上传自己的算法到本仿真系统。通过这些功能,用户将数据和算法存放于云端,并能随时随地访问,为用户研究无人机算法提供了方便。因此,本文的仿真系统解决了传统无人机仿真系统的跨平台问题,并且提高了仿真系统的算法扩展性。
电力交易仿真系统的研究与实现
这是一篇关于电力交易仿真,仿真系统,鲁宾斯坦讨价还价模型,电力交易模型的论文, 主要内容为电力对于一个国家有着举足轻重的作用,它在保障工农业生产、军事国防领域以及保障民生等方面有着不可替代的作用。电力交易是指买卖电力商品和服务的活动。随着电力体制改革的不断推进以及售电侧的放开,电力交易市场逐渐成为当前电力行业发展的趋势并且竞争越来越激烈。为了推动电力市场改革的顺利进行,保障电力交易市场的稳定,降低电力交易市场的运营风险,推动电力市场的建设和逐渐完善,有必要建立电力交易仿真系统,对电力交易的竞价模式、价格形成机制进行研究。本文设计并开发了电力交易仿真系统,主要研究内容包括:(1)对电力交易仿真系统的需求进行分析,并从总体架构设计、功能模块设计以及数据库设计三个方面对电力交易仿真系统进行设计,然后根据系统的设计完成电力交易仿真系统的开发与测试。需求分析层面,以用例图的形式分析系统的功能性需求,并以文字形式阐述电力交易仿真系统的非功能性需求;总体架构层面,电力交易仿真系统的整体架构主要包括逻辑架构和技术架构两部分,其中,逻辑架构采用MVC三层架构,技术架构采用Vue+ElementUI+SpringCloud框架;功能模块设计层面,以流程图的方式对实现的功能进行设计;数据库设计层面,从概念结构设计和数据表设计两个方面分析,其中,概念结构设计采用E-R模型表示实体之间的关系,数据表设计主要对表的字段、类型以及长度进行设计。(2)针对当前电力交易的仿真模型和算法不完善,无法为市场成员提供报价决策支持等问题,本文以电力市场中的售电商和购电商等市场主体为研究对象,分析购售电双方的交易目标,根据相关的交易规则,分别采用鲁宾斯坦讨价还价建立双边协商交易的数学模型、采用RE算法构建集中竞价交易的数学模型、采用博弈方式建立挂牌交易的数学模型,并采用仿真数据对模型进行分析,从而验证模型的真实性和可靠性。
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