【技术实现步骤摘要】
一种多态系统的双运行策略下的运维策略优化方法
[0001]本专利技术属于多态系统运维优化领域，具体公开了一种多态系统的双运行策略下的运维策略优化方法
。
[0002]背景介绍
[0003]随着数字经济的扩展，提高相关工程系统的可靠性以及净利润的需求变得越来越迫切，冗余是提高任何复杂工程系统性能的常用方法，它可以提高系统结构中的可靠性和可用性，近年来，
k
‑
out
‑
of
‑
n
系统已被广泛应用于各个领域，如气候
、
生物
、
生理结构
、
发电和输电系统
、
计算机网络和通信系统
。
除了系统的结构外，系统的运行策略对于可靠性分析和提高任务系统的效率也很重要
。
在以往的研究中，人们也提出了许多方法来提高任务系统的效率
。
任务分配策略也是一种常见的提高可靠性的策略，特别是近年来，它在可靠性领域的应用越来越广泛，此外，部分任务放弃策略也已被考虑用于许多生命关键型或安全关键型系统中来提高可靠性
。
然而，关于如何提高具有多个任务和多个多态部件的多态系统净利润的研究却很少，且现有多态系统运维优化方法并不能更的精准符合实际运维，因此如何通过任务分配策略和部分任务放弃策略来提高多态系统的净利润是目前的一个重要问题
。
针对上述存在的问题，研究设计一种新型的多态系统的双运行策略下的运维策略优化方法，克服现有...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种多态系统的双运行策略下的运维策略优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.
构造多态系统的马尔可夫链，所述多态系统由多个多态部件组成，每个多态部件均有多个状态，根据多态系统的历史信息确定所述多态系统在同一载荷水平运行时每个多态部件在所述多态系统处于不同阶段下单位时间内的任务处理量，确定所述多态系统在同一载荷水平下运行时多态部件的基本退化率以及多态部件由于任务量引起的部件退化率，根据任务分配策略以及所述任务处理量
、
基本退化率和部件退化率，得到每个多态部件在所述多态系统处于不同阶段下的状态转移率；
S2.
根据所述步骤
S1
得到的每个多态部件在所述多态系统处于不同阶段下的状态转移率，得到所述多态系统的状态转移率矩阵；
S3.
根据所述步骤
S2
得到的所述状态转移率矩阵，得到多态系统的可靠度函数；
S4.
确定所述多态系统的运行成本以及每个完成的子任务带来的总收入；
S5.
根据所述步骤
S4
得到的所述多态系统的运行成本以及所述步骤
S3
中得到的所述可靠度函数，得到所述多态系统的成本函数；根据所述步骤
S4
得到的每个完成的子任务带来的总收入，并引入示性函数，得到所述多态系统的收入函数；
S6.
根据所述步骤
S5
得到的所述多态系统的成本函数和收入函数，得到净利润函数，在不同的固定运行时间下通过净利润函数计算所述多态系统执行不同任务分配策略和部分任务放弃策略的净利润，得到每个固定运行时间下所述多态系统最优净利润，将每个固定运行时间下最优净利润对应的任务分配策略和部分任务放弃策略输出为所述多态系统在每个固定运行时间下的最优运维策略
。2.
根据权利要求1所述的一种多态系统的双运行策略下的运维策略优化方法，其特征在于，所述步骤
S1
中，所述多态系统中每个多态部件的状态均表示为
G
＝
{1,2,...,g}
，其中，1表示多态部件处于全新状态，
g
表示多态部件处于失效状态，1‑
g
之间的数字表示多态部件处于由全新状态到失效状态的中间状态；所述多态系统单位时间内处理的总任务量
L
是固定的，所述多态系统中的多个任务根据其重要程度分为
m
个等级，属于不同等级的任务定义为
m
个子任务
Z
i
(i
＝
1,2,...,m)
，其中
Z1为最重要的子任务，
Z
m
为最不重要的子任务，每一个子任务对应着一个任务量
L
i
(i
＝
1,2,...,m)
，并且所述多态系统的整体运行分为三个阶段，包括第一阶段
、
第二阶段和第三阶段；所述第一阶段中，所述多态系统处于良好状态，所有多态部件正常运行，此时所有多态部件同时处理任务，且任务量平均分配，每个多态部件单位时间内的任务处理量为其中，
n
为所述多态系统中多态部件的数量；所述第二阶段中，随着所述多态系统的运行，所述多态系统中每个多态部件的状态都在不同程度的下降，所述多态系统通过每个多态部件的状态对多态部件进行分级，多态部件的状态等级包括低水平状态和高水平状态，多态部件根据所述状态等级分为低水平状态部件和高水平状态部件，分界线为
s
，且
s∈G
＝
{1,2,...,g}
，若多态部件的状态优于
s
，则该多态部件为高水平状态部件，若多态部件的状态低于
s
，但没有发生故障，则该多态部件为低水平状态部件；所述多态系统中的每个多态部件都采用了任务分配策略，所述任务分配
策略包括若所述多态系统任何一个多态部件的状态下降到低水平状态，所有任务均发送到所述多态系统的任务平衡器，所述任务平衡器通过多态部件的状态等级来转移负载，基于多态部件的状态等级分配不同比例的任务量，任务量比例为
1:
α
且
α
＞1，所述任务平衡器将比例为1的任务量分给低水平状态部件，将比例为
α
的任务量分给高水平状态部件；设所述多态系统中高水平状态部件的总数为设所述多态系统中低水平状态部件的总数为其中，
n
i
为处于状态
i
的部件数量，
i
＝
1,2,
…
,g
，根据任务分配策略重新分配任务量后，每个低水平状态部件单位时间内的任务处理量为每个高水平状态部件单位时间内的任务处理量为所述第三阶段中，所述多态系统中多态部件开始出现失效部件，且失效部件的数量不断增加，所述多态系统在使用任务分配策略的同时使用部分任务放弃策略，所述部分任务放弃策略包括当所述多态系统中失效部件的数量达到预先确定的阈值时，所述多态系统中止执行相应的子任务，定义向量
K
＝
(k
m
,k
m
‑1,
…
,k2,k1)
为部分任务放弃策略的放弃阈值，其中
k
m
≤k
m
‑1≤
…
≤k2≤k1＝
k
，当失效部件的数量达到
k
m
时，所述多态系统放弃最低级别的子任务
Z
m
，其余多态部件继续按照任务分配策略处理所有其他子任务，当失效部件的数量达到阈值
k
j
时，所述多态系统放弃子任务
Z
j
，其中，
j∈i(i
＝
1,2,...,m)
，每单位时间内，所有放弃的子任务的任务量被添加到所述多态系统剩余的任务量中，所述多态系统剩余的总任务量为其中，
L
Z
为子任务
Z
i
的任务量；所述多态系统中高水平状态部件数量为所述多态系统中低水平状态部件数量为所述多态系统继续任务分配策略分配任务，每个低水平状态部件单位时间内的任务处理量为每个高水平状态部件单位时间内的任务处理量为
3.
根据权利要求2所述的一种多态系统的双运行策略下的运维策略优化方法，其特征在于，所述步骤
S1
中，所述多态系统运行阶段包括第一阶段
、
第二阶段和第三阶段，得到每个多态部件在所述多态系统处于不同阶段下运行时的状态转移率：处于第一阶段的多态部件运行时的状态转移率如公式
(1)
所示：
其中，表示多态部件处于第一阶段运行时的状态转移率，
λ
i
表示多态部件从状态
i
到状态
i+1
的基本退化率，
λ
表示多态部件由于任务量引起的部件退化率；处于第二阶段的多态部件运行时的状态转移率如公式
(2)
所示：其中，表示多态部件处于第二阶段运行时的状态转移率；处于第三阶段的多态部件运行时的状态转移率如公式
(3)
所示：其中，表示多态部件处于第三阶段运行时的状态转移率
。4.
根据权利要求3所述的一种多态系统的双运行策略下的运维策略优化方法，其特征在于，所述步骤
S2
中，得到所述多态系统的状态转移率矩阵
Q
WW
(K)
，如公式
(4)
所示：其中，
...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵先，吴丛珊，章继文，柴筱菲，郑晓亚，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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