一种数字孪生系统复杂任务高效划分方法技术方案

本发明专利技术公开了一种数字孪生系统复杂任务高效划分方法，该方法适用于Xilinx ZYNQ‑7000 SoC设计的异构多核SoC环境，包括：设计数字孪生系统复杂任务划分前期模块，该模块基于经典遗传算法完成任务整体执行时间最小化求解；设计数字孪生系统复杂任务划分后期模块，该模块基于贪心算法完成任务整体执行时间最小化求解；设计数字孪生系统复杂任务划分调度模块1，该模块完成对前期模块的停止和后期模块的启用；设计数字孪生系统复杂任务划分调度模块2，该模块通过对后期模块迭代次数的监控，决定是否再次进行任务划分迭代，并计算、输出最优划分方案。本发明专利技术将经典遗传算法和贪心算法相结合，保证了任务划分的全局和局部寻优能力，提高了数字孪生系统复杂任务划分效率。

An efficient method of complex task partition for digital twin system

【技术实现步骤摘要】
一种数字孪生系统复杂任务高效划分方法
本专利技术属于电子工程和计算机科学领域，具体涉及一种数字孪生系统复杂任务高效划分方法。
技术介绍
智能制造已成为我国乃至世界的重点发展领域，如何实现制造底层设备的故障健康管控、能耗管理以及产线工艺仿真预测是提升智能制造水平的关键。数字孪生(DigitalTwin，也叫数字双胞胎)以数字化的方式建立虚拟空间与物理实体的完全映射，通过虚实交互、虚拟空间对物理实体的仿真预测、物理实体运行状态在虚拟空间的完全映射实现物理世界与信息世界交互与融合。在国际上，洛克希德马丁公司于2017年11月将数字双胞胎列为未来国防和航天工业6大顶尖技术之首；在国内，2017年12月中国科协将数字双胞胎列为了世界智能制造十大科技进展之一，我国政府将数字双胞胎城市作为实现智慧城市的必经途径和有效手段。可以看出数字孪生在智能制造、城市建设、军工国防等领域得到了广泛研究和应用。数字孪生技术的实现不仅包括虚控实、实控虚，也包括基于某种规则的虚拟空间对物理实体的仿真预测，这其中必然包括复杂任务的求解。对于数字孪生系统中复杂任务的求解，首本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字孪生系统复杂任务高效划分方法，该方法适用于异构多核SoC环境，该异构多核SoC环境至少包括一个FPGA单元、一个MicroBlaze核单元、两个ARM核单元，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤(1)、设计数字孪生系统复杂任务划分前期模块，该模块基于遗传算法完成任务整体执行时间最小化求解，具体实现如下：/n①假定数字孪生系统复杂任务数量为n，设集合F[k]表示初始划分方案，其中k等于3n；初始化T为无穷大，初始化迭代次数i为0；/n②基于遗传算法完成划分方案的选择、交叉和变异，其中目标函数为任务整体执行时间的最小化；/n③计算集合F[k]中每个方案的整体执行时间T

【技术特征摘要】
1.一种数字孪生系统复杂任务高效划分方法，该方法适用于异构多核SoC环境，该异构多核SoC环境至少包括一个FPGA单元、一个MicroBlaze核单元、两个ARM核单元，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)、设计数字孪生系统复杂任务划分前期模块，该模块基于遗传算法完成任务整体执行时间最小化求解，具体实现如下：
①假定数字孪生系统复杂任务数量为n，设集合F[k]表示初始划分方案，其中k等于3n；初始化T为无穷大，初始化迭代次数i为0；
②基于遗传算法完成划分方案的选择、交叉和变异，其中目标函数为任务整体执行时间的最小化；
③计算集合F[k]中每个方案的整体执行时间Tj，其中j表示集合F[k]中各个方案的编号，且j≤k；
④当Tj＞T时：更新集合F[k]，即在集合F[k]中删除方案j，且此时k减1；当k等于1时，执行步骤(4)中的③；
⑤当Tj≤T时：将T的值设置为Tj，集合F[k]不变；
步骤(2)、设计数字孪生系统复杂任务划分调度模块1，该复杂任务划分调度模块完成对数字孪生系统复杂任务划分前期模块的停止和数字孪生系统复杂任务划分后期模块的启用，具体实现如下：
①当数字孪生系统复杂任务数量n＞20时：如果迭代次数i＞5n，结束数字孪生系统复杂任务划分前期模块的运行，启动数字孪生系统复杂任务划分后期模块；如果迭代次数i≤5n，返回步骤(1)中的②，且迭代次数i加1；
②当数字孪生系统复杂任务数量n≤20时：如果迭代次数i＞n2/2，结束数字孪生系统复杂任务划分前期模块的运行，启动数字孪生系统复杂任务划分后期模块；如果迭代次数i≤n2/2，返回步骤(1)中的②，且迭代次数i加1；
步骤(3)、设计数字孪生系统复杂任务划分后期模块，该模块基于贪心算法完成任务整体执行时间最小化求解，具体实现如下：
①在集合F[k]中比较相邻两个划分方案的整体执行时间，并删除执行时间较大的划分方案；所述比较相邻两个划分方案的整体执行时间即比较第一个方案...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹孝付，陶飞，程颖，戚庆林，杨顺昆，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11