《複雜時序約束下柔性測試任務多目標最佳化問題研究》是依託北京航空航天大學，由路輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複雜時序約束下柔性測試任務多目標最佳化問題研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：路輝
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
柔性測試任務最佳化可以提高測試系統資源利用率、降低測試成本，目前在複雜時序約束和多目標協調方面存在求解難點。本項目基於整數規劃模型研究求解方法，從問題初始解、疊代尋優過程、收斂性逐步開展研究工作，解決約束割裂可行域，鄰域疊代信息受限，保持收斂性和解集多樣性等難題。具體包括：（1）面向時序約束網路的任務序列初始解，處理約束同時為疊代尋優過程提供滿足約束的可行解；（2）權重矢量思想下基於進化理論的疊代方法，研究權重矢量均勻化處理方法，保證解集多樣性，提出基於任務熵的測試任務序列編碼方法，保證鄰域信息可達，利用權重矢量和鄰域權重矢量方向疊代和鄰域染色，收斂於Pareto前沿面；（3）基於Markov鏈在依機率收斂和幾乎處處強收斂意義下探討求解方法的收斂性能；（4）設計測試任務最佳化問題的標準算例，進行驗證分析。本研究可以為該類整數規劃問題理論和套用提供借鑑，並為航空測試系統資源最佳化配置提供技術基礎。
結題摘要
本項目針對複雜時序約束下柔性測試任務多目標最佳化問題的求解方法開展研究工作。該問題可歸納為一個複雜約束條件下的多目標、整數規劃問題。由於複雜約束割裂了可行空間，導致整數規劃問題的可行域發生畸變。對於求解算法來說，交叉網狀約束限制了其收斂到真正的Pareto前沿面或保持解集多樣性分布的能力。 在研究過程中，分別從柔性測試任務調度問題的數學模型、測試任務實例、特性分析、適應度地形分析、時序約束處理方法、多目標評價指標、多目標調度方法以及驗證分析、調度方法收斂性證明、調度解最終決策、柔性測試任務調度平台方面開展了研究工作，研究內容完全覆蓋了項目的研究計畫。 基於相關研究，對柔性測試任務調度問題的模型、特性、求解方法及評價體系都取得了相應的研究成果。首次對柔性測試任務調度問題的適應度地形進行了分析，為相應的求解算法設計提供了借鑑和指導；提出了IES編碼方法，融合了測試任務和測試方案的信息，減少了遺傳操作的複雜性，同時也將離散問題轉換為連續最佳化問題進行求解；提出了基於拓撲排序思想的時序約束處理方法，在調度過程中直接搜尋可行域，同時為集成式的求解方法提供了保證；基於柔性測試任務調度問題的局優點較多等特點，提出了基於可變領域的MOA/MV調度方法、基於混沌融合的MOA/MV調度方法，並對所提出方法的收斂性進行了分析和證明；提出二次鄰域控制曲線自適應的控制疊代尋優過程中的鄰域大小，使得個體交叉範圍更加合理，提高解集的質量。另外基於10種混沌映射、3種操作方式的融合，為避免調度算法陷入局部最優值提供了解決方案。 通過標準ZDT系列測試函式和不同規模測試任務調度問題實例的驗證與分析，我們得到了具有很好收斂性的Pareto前沿面，解集的收斂性、多樣性和均勻性指標都有很好的表現。同時算法具有良好的時間複雜性、尋優率。通過相關內容的研究，發表了SCI論文7篇（1區1篇，2區4篇，3區2篇），出版著作1部，申請發明專利3項。 綜上，本項目研究可以從理論上幫助認識複雜約束下多目標可行解集演化規則，提供一種該類整數規劃問題的求解方法，形成統一的理論框架。這方面的研究對於測試任務最佳化問題本身以及整數規劃理論的進一步完善，可以起到推動和借鑑作用。同時本研究在各類電子測試系統中有直接的套用，可以提高電子系統測試能力，又可以提升裝備測試技術的套用水平。
