带时空约束的联盟形成问题(CFSTP)旨在刻画任务分配与联盟形成的交叉场景。该模型中,数十个异构智能体部署于数公里区域执行数千项任务(每项任务具有截止时间与工作量)。为最大化任务完成量,智能体需通过组建、解散与重组联盟实现协作。本论文首先深入分析前瞻性联盟形成算法(CFLA)——当前最先进的CFSTP算法,揭示其核心局限,进而提出扩展版本CFLA2。研究表明CFLA2无法完全消除CFLA缺陷,因此开发新型算法"基于集群的任务调度"(CTS),首次实现即时性、高效性与收敛性保障的统一。实证验证CTS相较CFLA与CFLA2的优越性,并提出简化并行版本S-CTS。在RoboCup救援仿真生成的任务场景中,S-CTS性能媲美高性能二进制最大和(Binary Max-Sum)与分布式随机算法(DSA),同时速度提升两个数量级。随后,提出CFSTP最小化数学规划模型,将其简化为动态分布式约束优化问题,并设计CTS分布式版本D-CTS。构建模拟消防员调度的测试框架,验证D-CTS在大规模动态环境中的有效性。最后,针对"任务解决越快、效益越大"场景,提出"多智能体联盟路由调度问题"(MARSC)——涵盖CFSTP与带时间窗团队定向问题(TOPTW)的通用模型。建立二进制整数规划模型,提出首创新型算法"任意时精准并行节点遍历"(ANT),该算法同时适用于MARSC与CFSTP。此外定义近似变体ANT-ε。基于扩展版CTS与实时系统常用"最早截止期优先"技术,在本土化测试框架中验证两类算法性能。
章节概要
第二章 针对1.3节界定领域综述多智能体联盟形成任务分配研究,目标有二:详述研究领域选择依据;论证现有模型虽接近研究目标,但无法全面满足,从而引出第六章MARSC提案。
第三章 奠定后续章节理论基础:CFSTP的约束规划模型、CFLA算法及原始混合整数规划模型。
第四章 提出CFLA改进算法CFLA2;设计新型最优CFSTP算法CTS;定义并行变体S-CTS;基于RoboCup救援仿真对比评估CTS、Binary MaxSum与DSA算法性能。
第五章 构建CFSTP最小二进制整数规划模型并简化为DynDCOP形式;设计CTS分布式版本D-CTS;基于伦敦消防队记录的大规模真实场景测试框架进行实证评估。
第六章 构建适用于实时领域的通用模型MARSC(涵盖CFSTP与TOPTW);设计首个任意时精准并行MARSC算法ANT及其近似变体ANT-ε。
结论 总结研究优势与局限,提出未来研究方向清单。