[發明專利]適用于開放式數控系統周期性依賴任務的低功耗調度方法

有效

• 申請號: 201911354473.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN113031522B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 郭銳鋒;彭阿珍;胡毅;吳昊天;王楚婷
• 申請（專利權）人: 沈陽高精數控智能技術股份有限公司
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.適用于開放式數控系統周期性依賴任務的低功耗調度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：初始化遺傳算法參數；

步驟2：采用有向無環圖對周期性依賴任務進行建模；

步驟3：建立調度任務的目標函數，設定約束條件，得到最優化模型；

步驟4：用改進的遺傳算法求解最優化模型，得到任務調度序列及處理器需要配置的供電電壓；

所述用改進的遺傳算法求解最優化模型，得到任務調度序列及處理器需要配置的供電電壓，包括：

步驟4.1：采用改進的遺傳算法循環迭代搜索最優化模型的近似最優解，再進行變鄰域搜索得到最優解；

步驟4-2：根據最優解進行任務調度；

所述最優化模型包括：當系統滿足約束條件時，找到最優的任務調度序列及處理器電壓，使得系統總能耗E最小；

最小化：

約束條件：

其中，e_ikl表示任務t_i在電壓為v_l的處理器p_k上運行時的能耗，N為系統中任務個數，M為處理器個數，v_k為處理器供電電壓的集合，EST_i為任務t_i的最早開始時間，ST_i為任務t_i的實際開始時間，FT_i為任務t_i的結束時間，d_i為任務t_i的截止期限，而x_ikl的定義如下：

所述采用改進的遺傳算法循環迭代搜索最優化模型的近似最優解，再進行變鄰域搜索得到最優解，包括：

a.確定染色體結構；

b.生成初始種群：根據任務的有向無環圖生成包含P_size個染色體的初始種群；

c.計算種群適應度

d.對初始化種群進行選擇、交叉和變異操作；

e.將變異得到的子代染色體與父代染色體合并，生成規模為2P_size的種群，計算新種群每個染色體的適應度值并由大到小排序，選取前P_size個染色體生成下一代種群；

f.對當前種群最優染色體BS進行變鄰域搜索，獲得鄰域內新的當代最優染色體S，選擇S與BS中適應度值大的染色體作為當前種群的最優解；其中，最優個體BS′為適應度值最高的染色體；

g.判斷是否滿足截止條件：若滿足則輸出最優解，否則返回d。

2.根據權利要求1所述的適用于開放式數控系統周期性依賴任務的低功耗調度方法，其特征在于，所述遺傳算法參數包括：總迭代次數為Max_gen、種群規模為P_size、交叉概率為P_C、變異概率為P_M、迭代次數為R。

3.根據權利要求1所述的適用于開放式數控系統周期性依賴任務的低功耗調度方法，其特征在于，選擇3×N的二維矩陣來表示染色體，其中N為任務個數，矩陣中第一行代表任務編號，第二行代表為相應任務分配的處理器編號，第三行表示相應處理器提供的供電電壓。

4.根據權利要求1所述的適用于開放式數控系統周期性依賴任務的低功耗調度方法，其特征在于，所述選擇為采用基于概率的輪盤賭選擇法。

5.根據權利要求1所述的適用于開放式數控系統周期性依賴任務的低功耗調度方法，其特征在于，所述交叉為根據交叉概率選擇父代染色體用于后代染色體的拓撲結構，采用段內交叉的方式生成子代染色體。

6.根據權利要求1所述的適用于開放式數控系統周期性依賴任務的低功耗調度方法，其特征在于，所述變異為根據變異概率選取染色體進行單點變異操作，得到子代染色體。