基于改进MOSFLA的多机协同任务分配.pdf

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1、2014年8月西北工业大学学报Aug．2014第32卷第4期JournalofNorthwesternPolytechnicalUniversityVol_32No．4基于改进MOSFLA的多机协同任务分配何建华，王安龙，陈松，张越，刘琨，赵焕义，1．西北工业大学电子信息学院，陕西西安710129；2．中国电子科技集团29所，四川成都’3．中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司，江西南昌330024摘要：为解决多机协同任务分配这一多约束组合优化问题，提出了一种基于矩阵二进制编码的改进多目标混合蛙跳算法(multi—objectiveshuffledfrog—leapingalgorith

2、m，MOSFLA)的任务分配策略。首先，建立了基于目标剩余价值、战机攻击损耗和航程代价的多目标优化模型；然后，对混合蛙跳算法的位置更新策略进行了改进，以保证更新过程中解的可行性及算法的全局收敛能力；最后，利用改进算法求解多机协同对地攻击任务分配问题，得出问题的Pareto最优解集。仿真实验表明，改进算法能够在较短时间内同时得出多个分配方案，增加决策的灵活性。关键词：协同任务分配，混合蛙跳算法，多目标，矩阵二进制编码，Pareto最优解集中图分类号：TP391文献标志码：A文章编号：1000-2758(2014)04-0630—07多机协同任务分配问题是一个多模型、多约束、果。鉴于SFLA的

3、优点，本文将其运用于求解多机计算难度大、复杂度呈几何级数增长的最优化NP协同任务分配问题的Pareto前沿，并设计了合适的问题。编码策略、种群更新策略、个体评价与族群分组策智能优化算法具有智能性、并行性、鲁棒性等特略；在Pareto解多样性维护上，采取了计算代价低的点，近年来，将其用于解决多机协同任务分配已经成自适应网格法m]。为协同控制领域的一个热点问题，已经取得了一些的成果。但是，现阶段的大多数研究都建立在1问题描述单目标优化模型上，即将多目标函数通过线性加权转化为单目标函数J，然而，不同目标函数的量纲论文研究二维战场环境下的多机协同对地攻击不同，设置合理的加权系数是一个难点，且这种处

4、理目标分配问题。为便于研究，做以下假设：方式只能得到一个分配方案，提供给决策者的有用1)假设目标及威胁位置已知；信息少；相比之下，建立多目标优化模型，求解多目2)假设由架战机打击Ⅳ个不同地面目标，定标优化的Pareto前沿，能够直观地反映不同量纲的义战机集合F∈F(i=1，2，⋯，M)，目标集合．∈目标函数之间的耦合关系，能够给决策者提供更多T(j=1，2，⋯，Ⅳ)；的决策信息。3)假设单个战机可以被分配给多个目标，且每混合蛙跳算法(shuffledfrog．1eapingalgorithm，个目标有且只能被分配一次，定义第i个战机对目SFLA)是一种结合了基于遗传基因的Menetic算法

5、标的分配集合为G={，，-2'⋯，．}，且／Z≤N，和基于群体觅食行为的PSO(particleswalTnoptimi．M显然uG=T。zation)算法的亚启发式协同搜索群体智能算法』，具有概念简单、全局寻优能力强、计算速度快、易于实现等特点，已经被成功用于流水线调度、电力系统j、通信检测等领域，并取得很好的优化效收稿日期：2013—12-08基金项目：航空科学基金(2013ZC53038)资助作者简介：何建华(1967一)，西北工业大学副教授，主要从事航空火力控制原理、复杂系统建模与仿真及航空电子系统研究。第4期何建华，等：基于改进MOSFLA的多机协同任务分配的目标分配结果(目标序

6、号)以结点的形式保存在2多机协同任务分配模型Open列表中。Step2生成一个Close有序列表，将其初始化为Open列表的第一个结点。根据多机协同对地攻击目标分配问题特点，定义决策变量，为：Step3选择Close列表的第一个结点，计算该f1目标分配给战机i，、结点与Open列表中结点的欧式距离，并记录最小i0目标不分配给战机i()距离的结点序号，将其从Open列表移除，插入Close式中：i∈M，∈N。列表表头。2．1目标剩余价值模型Step4重复Step3，直到Open列表中的所有目标剩余价值是指目标被攻击后，未被摧毁或结点都被移人Close列表中，反向追踪Close列表，者完全摧毁

7、的价值之和，通常定义为目标价值与毁得到战机i对多目标的攻击顺序。伤概率的函数。表达式如下：2．4多目标优化模型MⅣ本文将不同量纲的目标函数归类，建立的多机c1=∑∑(1一Pij)·vj·(2)协同攻击任务分配数学模型如下：MN式中：P表示战机对目标的毁伤概率，vj表示目minfl=·(∑∑(卜)··)+标的价值。t1J1MN2．2攻击损耗模型·(∑∑(1一Js)·)(6)攻击损耗是指战机在对目标实施打击时，目标l1J1对