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专利号: 2021108609357
申请人: 广西大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于物流业务响应过程的资源调度优化控制系统,其特征在于:包括需求方信息输入模块、供需信息整合模块、资源业务获取模块、竞争分析合模块、一次决策数据处理单元、二次决策数据处理单元、需求决策控制模块和供需业务展示模块,所述需求方信息输入模块和资源业务获取模块均与供需信息整合模块连接,需求方信息输入模块用于供需求方输入需求信息,资源业务获取模块用于获取资源业务信息,所述供需信息整合模块用于收集需求方信息和资源业务信息,并整合为供需信息,完成初步的匹配信息,所述供需信息整合模块与竞争分析合模块连接,所述竞争分析合模块用于分析需求方是否会产生资源竞争行为,所述一次决策数据处理单元的输入端与竞争分析合模块连接,输出端与二次决策数据处理单元与需求决策控制模块连接,需求决策控制模块另一输入端与竞争分析合模块连接,所述需求决策控制模块的输出端与供需业务展示模块连接,所述一次决策数据处理单元用于当竞争分析合模块分析到需求方存在竞争时,对于产生资源竞争的需求方通过一阶段方法求解其最佳决策时间点,以系统拥挤程度最低和系统调度风险最低为优化目标建立规划模型,并使用粒子群算法求解,所述二次决策数据处理单元用于求解资源业务分布方案,基于需求方的决策行为,以需求方决策收益值最大为优化目标建立规划模型,并使用遗传算法求解,所述需求决策控制模块用于监测需求方决策情况,并实时更新资源业务分布状况,并进行动态调度,所述供需业务展示模块用于实时更新资源业务分布信息;

所述一次决策数据处理单元包括目标条件测算模块、建立规划模型模块和粒子群算法求解模块,所述目标条件测算模块的输入端与竞争分析合模块连接,输出端与建立规划模型模块连接,建立规划模型模块与粒子群算法求解模块连接,目标条件测算模块用于接收存在竞争关系的需求方信息,然后以系统拥挤程度最低和系统调度风险最低测算目标条件,建立规划模型模块用于根据测算的目标条件建立规划模型,所述粒子群算法求解模块用于使用粒子群算法求解最佳决策时间点;

所述二次决策数据处理单元包括需求方决策收益值计算模块、建立二次规划模型模块和遗传算法求解模块,所述需求方决策收益值计算模块的输入端与粒子群算法求解模块连接,所述建立二次规划模型模块与需求方决策收益值计算模块连接,所述遗传算法求解模块与建立二次规划模型模块连接,所述需求方决策收益值计算模块用于计算需求方决策收益值,所述建立二次规划模型模块用于以需求方决策收益值最大为优化目标建立二次规划模型,所述遗传算法求解模块用于使用遗传算法求解需求方的决策行为;

系统拥挤程度为需求方决策的集中程度,以某时刻做决策响应的人数与总的需求人数之间的比值衡量系统每个时刻的拥挤程度;

系统调度风险以需求方的群体满意度来衡量,需求方的决策方案是每个需求者决策时间点的组合结果,第e个群决策方案表示为Se(x1j,x2j,...,xij),i为正整数,表示第i个需求方,j为正整数,xij表示需求方i在时间点j的决策情况,xij=1则表示做出响应,xij=0表示不做出响应,不同的决策方案Se(x1j,x2j,...,xij)会有其对应的群体满意度,群体满意度可以从整体上表明决策的好坏以及稳定性,群体满意度越高需求方的决策越稳定,系统也就越稳定,选择群体满意度最大值d0作为参照点,每种决策方案的群体满意度 与d0之间表现为损失,则损失值表示系统调度风险;

目标建立规划模型的目标函数和约束条件为,在需求方决策时间窗内的平均拥挤程度最低函数为:

系统调度风险最低函数为:

需求方在时间窗内只会选择一个时间点做出决策响应函数为:

每个时刻的系统拥挤程度函数为:

每个时刻做出决策响应的总人数函数为:

系统调度风险函数为:

其中,xij表示0‑1变量,需求方i在时间点j做出决策响应时,xij=1,反之xij=0,m为需求方总数,为正整数,t为时间点总数,为正整数,λ为损失厌恶系数,β为风险态度系数,cj表示时间点,为j时的系统拥挤程度;

粒子群算法对规划模型求解的具体过程为:编码,采用0‑1编码,每一条染色体对应一个可行解,代表需求方在决策时间窗内各个时间点的决策响应情况,0为不做决策响应,1为做出决策响应,每条染色体的基因数为需求方数量和时间点数量的乘积;

适应度函数,求解公式(1)和(2)两个函数的理想点为(0,0),因此基于理想点法将多目标转化为单目标模型 并将其作为适应度函数,则适应度函数值越小越好;

粒子公式,粒子群算法根据粒子公式不断更新自己的速度和位置在解空间中追随最优的粒子进行搜索,粒子公式如式(7)和(8)所示:其中,o表示第o个粒子,ll表示第ll次迭代,d表示第d维分量,ω为惯性权重,r1和r2为随机数,取值范围是[0,1];pbestod是个体中最优情况下的粒子位置;gbestd表示全局最优情况下的粒子位置; 表示第ll次迭代粒子o飞行速度矢量的第d维分量; 表示第ll次迭代粒子o位置矢量的第d维分量;

终止循环条件,设定最大的迭代次数为50‑100代,并且根据群体的收敛程度相结合的方式来终止循环,求解得到最优解;

需求方决策收益值计算具体过程为:

需求方评价值标准化,需求方对时间窗内的资源从若干个方面属性去判断,设需求i对资源k的第h个的评价值为 由于不同属性评价值的取值量纲不同,因此采用线性比例变换法进行标准化,对于数值类属性评价值标准化公式如式(9)和(10)所示:对于语言类属性评价值,假设 为r级语言评价值集合{s0,s1,...,sα,...,sr}之一,r为语言评价值集合的级数,则评价值标准化公式如(11)‑(12)所示:其中,标准化后的评价值表示为 (9)和(11)为收益型属性标准化过程,(10)和(12)为成本型属性标准化过程;

构成需求方状态空间,所有资源的评价值集合构成了属性h的评价值空间

l为评价值种类,表示属性h的评价值共有l种,所

有属性的评价值空间即为需求方i的状态空间 f表示第f个状态

空间,g为属性总个数,即需求方i的状态空间可以表示为:从g个属性去描述需求方的状态,其中每个属性包含l种状态评价值;

需求方状态空间评价值概率计算,需求方在不同时间点的状态评价值取值概率不一样,由各时间点的资源业务分布决定如公式(13)所示:其中,ykj为0和1变量,当时间点j有资源k时为1,反之为0, 为0和1变量,当需求方对资源的评价值与其状态空间评价值相等时记为1,否则为0,如式(14)所示:求解需求方基于各时间点的决策收益,将需求方基于各属性的状态评价值与其概率相乘,最后求和即可得到需求方i在时间点j的决策收益值如式(15)所示:根据需求方收益模型,同理得到资源方决策收益值如式(16)‑(19)所示:

其中, 为资源方状态空间评价值; 表示资源方k对需求方i基于属性h的评价值;yyij为0和1变量,当时间点j属于需求方i的决策时间窗内时为1,反之为0; 为0和1变量,当资源方对需求方的评价值与其状态空间评价值相等时为1,反之为0; 为资源方状态空间评价值取值概率;pkj为资源方被选择概率;SSEkj为资源方k在时间点j的决策收益值;

优化目标建立二次规划模型的目标函数和约束条件为:目标函数和约束条件如公式(20)‑(26):式(20)为目标函数,表示需求方平均决策收益值最大,式(21)‑(26)为约束条件,Ci表示需求方i的调度时间点,式(21)表示各需求方在调度时间点的决策收益值要大于其他时间点的决策收益值,式(22)为0和1变量,当资源方k在时间点j的决策收益值大于或等于阈值wk时为1,反之为0,式(23)表示资源方至少有一个时间点的决策收益值要大于或等于阈值wk,式(24)表示概率取值范围,式(25)为0和1决策变量,式(26)为非负约束。

2.根据权利要求1所述的一种基于物流业务响应过程的资源调度优化控制系统,其特征在于:遗传算法对规划模型求解的具体过程为:编码,使用0和1编码,一条染色体对应一个可行解,表示每个时间点上每种资源的分配情况,0表示不分配,1表示分配;

适应度函数,将目标函数作为适应度函数,适应度函数值越大目标函数越大,染色体越优;

选择操作,采用轮盘赌选择,个体适应度值越大,被选中的概率越大,在选择过程中采用罚函数法调整适应度值,对于不满足约束条件的染色体适应度赋予罚函数,使其适应度值变低,则在选择过程中只会以较小的概率保留,从而淘汰掉不符合约束条件的个体;

交叉、变异操作,交叉操作采取两点交叉,随机选择两点,两个个体交换这两点的基因,变异操作则随机选取染色体上的两个位置点进行交换;

终止循环条件,设定最大的迭代代数为100‑800代来终止循环,并且根据群体的收敛程度相结合的方式来终止循环,求解得到最优解。