―種綜合化系統任務有效性度量方法

趙寧社

(西安文理學院信息工程學院,陜西 西安 710065)

―種綜合化系統任務有效性度量方法

趙寧社

(西安文理學院信息工程學院,陜西 西安 710065)

針對綜合化系統的任務有效性度量問題,提出了適合綜合化電子系統使用的基于馬爾科夫排隊網絡的任務有效性度量模型,基于對模型的分析,給出了一種對綜合化系統進行健康度量的方法。

綜合化系統;任務有效性;模型;度量

復雜系統綜合化是當前大型電子控制系統發展的必然趨勢,如現代航空電子管理系統［1］,大量工作基于健康管理。系統管理平臺是綜合化系統的頂層平臺,其有效性是整個綜合化系統有效性的關鍵［2一3］,本文重點面向任務過程實現機制提出任務有效性度量方法。

1 基于馬爾科夫排隊網絡的評價模型

綜合化系統資源平臺可以被視為一個離散事件動態系統(DEDS)。利用排隊網絡模型加以研究,除可以把握任務過程外,還可以研究系統的規劃和控制。

資源排隊網絡由服務中心按一定的網絡結構組成系統,每個服務中心由顧客、排隊和服務臺組成。某種資源扮演服務臺,顧客是功能對資源平臺提出的操作請求。

設輸入請求流為速率λ的Poisson流,每個資源的服務時間是參數為μ的負指數分布,所以服務中心的服務速率為cμ,依據排隊論,任務過程符合M/M/c的隊長概率分布。

2 綜合化系統任務有效性度量

2.1 基于Fork一Join排隊網絡的度量原理

任務過程中可能涉及多次分解和組合,直至完成任務過程。在綜合化系統中,同步離開的節點稱為Fork點,同步到達的節點,稱為Join點。采用一個有向圖G=(V, E)來描述,其中節點表示服務臺,服務臺就是節點集合V。N為網絡中所含的服務臺個數,服務規則為FCFS,鏈路集合。

并且,假設進入服務臺j的第n顧客的到達時刻為ajn,服務時間為αjn,那么服務臺j的第n顧客的服務完成時間就可以由它們完全確定。

設M類資源的緩沖區容量為{N1,N2,…,NM}。那么若資源m的隊列(1＜=m＜=M)所包含請求操作數位im,系統狀態為i1,i2,…,iM,此狀態空間集為：。

2.2 基于Fork一Join網絡的系統任務有效性度量

綜合化系統中,對任務的統一調度下,系統具有集中緩沖區,并且需求可按批到達。假設資源平臺具有容量為N的集中排隊空間和M類資源,需求按成批輸入方式進入。批輸入流為速率為λ的Possion流。那么每一批需求x為一個隨機變量,當x＞M+N時會讓容納不了的需求損失掉,因此可以約定隨機變量的值域為1～M+N。概率表達為P(x=i)=αi,概率分布{αi}滿足概率完全性條件。

每個需求均可獨立在各個資源上接受服務,其服務時間服從于服務率為μ的指數分布,服務過程相互獨立。服務規則為FCFS,但每批需求的服務次序是隨機的。輸出緩沖區可以看作一個Join結點。

n(t)為時刻t資源平臺的需求數,其中包括正在接受服務和排隊的需求。{n(t)}組成一個馬爾科夫過程,其狀態空間為{1,2,…,M+N}。時刻t的需求數等于i的概率為Pi(t)=P(n(t)=i),那么,由于n(t)的有限不可約馬爾科夫性,總存在。因此利用需求流的平衡關系可以建立系統穩態平衡方程。

設μ為資源對需求的服務率,λ為需求流到達速率,αj為需求數x=j的概率,Pi為平臺中需求數等于i的穩態概率。那么平臺的穩態平衡方程如式(3)所示。

P0可以結合歸一化公式得到。

對服務平臺來說,總體任務服務過程需求滿足率(即任務有效性)可以通過式(4)來估計：

3 結束語

本文針對系統健康的任務有效性度量問題,提出了綜合化系統資源能力組織的馬爾科夫排隊網絡模型,通過需求滿足率給出了任務能力的度量方法。

［1］王國慶,谷青范,王森,等.新一代綜合化航空電子系統構架技術研究［J］.航空學報,2014,35(6):20一33.

［2］劉恩朋,楊占才,靳小波.國外故障預測與健康管理系統開發平臺綜述［J］.測控技術,2014,33(9):1一4.

［3］趙寧社.一種面向航電系統綜合化的資源缺陷檢測模型［J］.電子設計工程,2013,21(13):40一43.

A Method of Tasks Effectiveness Measurement for Integrated System

Zhao Ningshe
(School of Information Engineering,Xi’an University,Xi’an Shanxi 710065)

To explore the tasks effectiveness measurement in integrated system,a tasks effectiveness measurement model based on Markov queuing network suitable for integrated electronic system is provided in this paper.A health measurement method based on the analysis on this model is put forward for integrated system.

integrated system;task effectiveness;model;measurement

TP39

A

1003一5168(2015)07一0032一2

2015一6一2

趙寧社(1975.4一),男,碩士研究生,講師,研究方向:分布計算與高可用計算。