拓扑控制综述

[摘要]

本文基于Ad Hoc网络和无线mesh网络，概述了两种不同网络的拓扑控制的算法策略和模型，介绍了经典的算法和思想。指出了拓扑控制的研究趋势和在优化网络中的可结合点。本文属于一篇概述性文章，类似于读书笔记。

[关键字]Ad-hoc网无线mesh网拓扑控制功率

1.拓扑控制简述

拓扑控制是AD-HOC网中最重要的技术之一，主要用来降低能量消耗和无线干扰，其目标是在降低能量消耗和无线干扰的前提下，控制网络节点间的通信串路和节点的传输范围，以提高全网的生命周期和效率，如连通性和对称性等。由于AD-HOC网的移动性，拓扑控制影响到整个网络的性能，这是因为网络中的节点可以以任意速度和任意方式移动，加上无线发送装置发送功率的变化、无线信道间的互相干扰因素、地形等综合因素影响下，节点间通过无线信道形成的网络拓扑结构可以随时发生变化而且变化的方式和速度都是不可预测的，这更加重了无线自组网拓扑控制的难度。

无线MESH网络（WMN）是一种新型的自组织、自愈合、高建壮性、高带宽的多跳无线网络。主要由两种节点组成，MESH路由节点和MESH终端用户。每个处于MESH网络内的节点都可以有用户又有路由器的功能，因此每个节点都可以向其传输距离内的节点转发分组。因此，这种网络有易于维护、健壮性强、传输距离大等优点。

2.拓扑控制模型

2.1AD-HOC网拓扑控制模型

将AD-HOC网抽象为欧式空间内点集合，节点覆盖范围根据节点的最大传输范围分配。无线自组网的拓扑就是一些路由可达的串路集合，其主要取决于无线收发器的地理位置、发射器的发射功率、无线干扰、天线的方向等因素。拓扑控制的目标是通过控制节点间的通信串路和传输范围使生成的网络拓扑满足一定的性质，以延长网络生命周期，降低网络干扰，提高吞吐率。

2.2无线MESH网络拓扑控制模型

优化目标是通过调整每个节点的传输功率来提升网络的吞吐量、减少干扰等。可以将无线mesh主干网用无向图G=（V,E）表示，建立吞吐量或是低干扰的模型，寻找性能指标来衡量各个网络性能的走向。

3.拓扑控制策略

3.1拓扑控制策略的重要性

在无线网中若不采用好的拓扑控制策略，所有网络节点都将以最大传输功率工作，这将严重影响自组网的整体性能（从能耗、干扰、路由计算复杂度考虑）。

3. 2拓扑控制策略研究标准

拓扑控制策略应使网络拓扑满足下列一个或几个性质：连通性、对称性、稀疏性、Spanner 性质（在生成的拓扑中任何两个节点间的距离小于它们在无向图中距离的常数倍）。

3. 3拓扑控制策略研究工具

几何法：以几何结构为基础来构建网络的拓扑，来满足无线自组网的某些特性。主要有：最小生成树、DT图、相关邻居图。

概率法：节点按照某种概率随即分布，所生成的拓扑在以大概率满足某些性质的前提下，使节点所需的传输功率最小和邻居节点数最少。主要理论有：连续渗透理论、占位理论和几何随机图理论。

3.4拓扑控制策略的分类

根据网络节点的传输分为r是否相同，把控制策略分为：同构拓扑控制（r相同，理想状态，又根据网络节点的密集程度，细分为稀疏网和密集网的拓扑控制）和非同构拓扑控制（实际下的一般情况，根据生产拓扑时所需的信息类型不同，进一步分为基于方向、基于邻居节点、基于位置的拓扑控制策略）。

3. 5拓扑控制策略的主要思想

同构拓扑控制策略：定义临界传输范围

1）稀疏自组网的拓扑控制：逐步搜索能使全网保持连通的最小功率。SB2003

2）密集自组网的拓扑控制：目标为提高网络吞吐量，同时考虑能量有效性。在保证网络连通的前提下，将全网的功率调整到最低值，以最大限度地提高网络吞吐量。其核心问题是如何设定全网的最佳公共发射功率。GK1998

非同构拓扑控制策略：

1)基于方向的拓扑控制：强力算法和Supowit算法

2)基于邻居节点的拓扑控制：MobileGrid、LINT、LILT

3)基于位置的拓扑控制：NTC、LMST

3.6AD-HOC网拓扑控制策略的算法

拓扑控制策略的算法按其优化目标可以分为基于几何结构和基于能量有效性，前者主要以某些几何结构为基础构建网络拓扑，后者主要关注网络的能量有效性。

从算法的执行方式上可分为集中式算法（CONNECT、BICONN、能量感知拓扑控制算法）和分布式算法（LMA、LMN、CLTC）。集中式算法能在一定程度上取得全局优化的性质，但需要获得全网的信息，耗费大量网络资源，因此不适用于无控制中心，网络资源有限，移动性强的Ad Hoc网。

3.6.1基于几何结构的拓扑控制算法

该方法以某些几何结构为基础构建网络拓扑，导出UDG（V）图的子图，使节点确定自己的逻辑邻居集合，为节点分配适合的发射功率，从而在建立起1个连通网络的同时达到节能的目的。这些几何结构一般满足许多优秀的几何性质。

（1）最小生成树MST（又称EMST），所构建的网络拓扑时以节点间的欧几里得距离为度量的最小生成树。定义了1个图中边的最小子集，该子集可以保持图的连通。改进典型算法：LMST。

（2）限定相关邻居图RNG（V），基于MST和RNG的IMRG算法。

（3）限定加百利图GG（V）

（4）限定Yaoi图

（5）单位Delaunay三角剖分UDel（V），具有2个重要性质：空外接圆和最小最大。适合作为网络底层拓扑。

3.6.2基于能量有效性的拓扑控制算法

主要有3个优化目标：最小化最大功率分配问题、最小化总功率分配问题、拓扑控制后的拓扑图是未经拓扑控制的UDG（V）的支撑图，且功率扩展因子为1.

3.7无线MESH网络拓扑控制策略

基于功率控制的无线MESH网络拓扑控制策略，节点功率控制一般可转化为构造优化拓扑图来求解问题，已有的无线多跳网络功率控制机制中较为典型的有COMPOW、LMA、CBTC、Dist-RNG、K-NEIGH等。

通过构建无线mesh网的无向图G，构造最小树，调节节点的功率来形成算法。

4.拓扑控制与信道分配

4.1信道分配简介

信道分配时为无线网络中的每个节点上的每一个收发器分配适当的信道，使得网络的性能达到最优。衡量信道分配好坏的指标主要有：网络的连接性和链路之间的干扰。由于不同的收发器工作在不同的信道，不同链路之间的干扰会降低，但网络的连接性将会受到影响，因为网络中的一对节点之间的距离不仅要小于传输范围，而且至少各有一个收发器工作在同

一个信道时，这对节点才能进行通信。因此，在连接性和干扰之间寻求一个最佳平衡点是多信道分配的主要任务。信道分配可以分为静态分配、动态分配。静态分配是指信道分配完成后，每个节点上的收发器在相当长的一段时间内都工作在该信道上；动态分配时指每个节点上的收发器经常在不同的信道之间切换，这种方法可以更有效地利用频谱资源，降低链路之间的烦扰，但是很难解决切换信道带来的时延问题和各节点只见到的协调问题，因此目前信道分配技术主要采用的是静态分配方法。

4.2信道分配和拓扑控制

Ashish Raniwala等人提出一种基于多频点多信道无线MESH网络的信道分配算法。该算法采用集中式信道分配方式。

陈蕴培等人提出了一种与路由、链路状况无关的基于多频电多信道节点的信道分配算法。采用图论中的染色理论。

5.研究趋势

由于Ad Hoc网络资源的匮乏，基于跨层的设计往往比基于单层的设计能取得更好的性能，将跨层思想融入到网络拓扑控制中，也是一个必然的发展趋势。

参考文献：

[1]无线自组网的拓扑控制策略研究进展，王方伟，计算机科学

[2]无线Ad Hoc网络拓扑控制研究，李华峰、徐延贵、钱焕延，南京理工大学网络中心

[3]无线MESH网络拓扑控制研究，张伟，河南国土资源厅信息中心

[4]基于功率控制的无线MESH网络拓扑控制，李佳、周杰，华南理工大学计算机科学与工程学院

[5]无线mesh网络的拓扑控制算法研究，李佳、周杰，华南理工大学计算机科学与工程学院

基于拓扑优化的车身结构研究---经典

基于拓扑优化的车身结构研究瞿元王洪斌张林波吴沈荣奇瑞汽车股份有限公司，安徽芜湖，241009 摘要：随着CAE技术的发展，虚拟仿真技术在汽车开发中的作用也愈来愈显著。而前期工程阶段，如何布置出合理的车身骨架架构，一直是个相对空白的地带，也是整车正向开发过程中绕不过的坎。尽管研发工程师根据经验，参照现有车型的结构特点，也能进行车身骨架架构的设定，但总是缺乏有效手段直观地反映不同车型结构布置的特点。本文用拓扑优化的方法，从结构基本特征的角度来审视这一问题，并运用该方法对某SUV车身结构进行研究，获得一些直观性的结论。关键词：车身,前期工程,拓扑优化 1引言随着对整车研发过程认识的加深，以及对正向开发过程的探索，在车型开发前期，对车身结构做出更合理的规划显得愈来愈重要。常规的研发思路之一是通过参考已有车型的结构，经过适当的修改，形成新的结构，并用于新车型中。但是对于原始车型的设计思路、结构布置的原因等缺乏系统的理解，或者理解不深，往往在更改过程中产生新的问题。为了部分解决上述问题，本文从结构拓扑优化的角度，对某SUV 车型车身结构的总体布置进行初步探讨，以期加深对结构布置的理解。 2研究方法概述合理化的车身结构，是满足整车基本性能的重要保障。为了能够实现结构的最优布置，文献[1]使用了拓扑优化工具来布置车身结构。其基本思路是从造型以及车内空间布置出发，建立车身空间的基础网格模型，然后根据一定的工况要求，对基础网格进行拓扑分析，并根据拓扑结果建立梁、板壳模型，并进行多项性能的优化，从而实现车身结构的正向开发。本文借助于该思想，建立研究对象的结构空间包络，并对该包络进行拓扑分析，然后将仿真结果与原始结构进行比较，寻找车身结构中的关键点，推测初始结构可能的布置思想，从而加深对该研究思路的理解。其基本过程如下图所示：

结构拓扑优化的发展现状及未来

结构拓扑优化的发展现状及未来王超中国北方车辆研究所一、历史及发展概况结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期,尤其在国内尚属于起步阶段。1904 年Michell在桁架理论中首次提出了拓扑优化的概念。自1964 年Dorn等人提出基结构法,将数值方法引入拓扑优化领域，拓扑优化研究开始活跃。20 世纪80 年代初，程耿东和N. Olhoff在弹性板的最优厚度分布研究中首次将最优拓扑问题转化为尺寸优化问题，他们开创性的工作引起了众多学者的研究兴趣。1988年Bendsoe和Kikuchi发表的基于均匀化理论的结构拓扑优化设计，开创了连续体结构拓扑优化设计研究的新局面。1993年和提出了渐进结构优化法。1999年Bendsoe和Sigmund证实了变密度法物理意义的存在性。2002 年罗鹰等提出三角网格进化法，该方法在优化过程中实现了退化和进化的统一，提高了优化效率。二、拓扑优化的工程背景及基本原理通常把结构优化按设计变量的类型划分成三个层次：结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化。尺寸优化和形状优化已得到充分的发展，但它们存在着不能变更结构拓扑的缺陷。在这样的背景下，人们开始研究拓扑优化。拓扑优化的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料的分布问题。寻求一个最佳的拓扑结构形式有两种基本的原理：一种是退化原理，另一种是进化原理。退化原理的基本思想是在优化前将结构所有可能杆单元或所有材料都加上，然后构造适当的优化模型，通过一定的优化方法逐步删减那些不必要的结构元素,直至最终得到一个最优化的拓扑结构形式。进化原理的基本思想是把适者生存的生物进化论思想引入结构拓扑优化，它通过模拟适者生存、物竞天择、优胜劣汰等自然机理来获得最优的拓扑结构。三、结构拓扑优化设计方法目前常使用的拓扑优化设计方法可以分为两大类：退化法和进化法。退化法即传统的拓扑优化方法，一般通过求目标函数导数的零点或一系列迭代计算过程求最优的拓扑结构。目前常用于拓扑优化的退化法有基结构方法、均匀化方法、变密度法、变厚度法等。基结构方法（GSA）的思路是假定对于给定的桁架节点，在每两个节点之间用杆件连结起来得到的结构称为基结构。按照某种规则或约束,将一些不必要的杆件从基本结构中删除，认为最终剩下的构件决定了结构的最佳拓扑。基结构方法更适合于桁架和框架结构的拓扑优化。基结构法是在有限的子空间内寻优，容易丢失最优解，另外还存在组合爆炸、解的奇异性等问题。均匀化方法（HA）引入微结构的单胞，通过优化计算确定其材料密度分布，并由此得出最优的拓扑结构。均匀化方法主要应用于连续体的拓扑优化设计，它不仅能用于应力约束和位移约束，也能用于频率约束。目前用均匀化方法来进行拓扑优化设计的有一般弹性问题、热传导问题、周期渐进可展曲面问题、非线性热弹性问题、振动问题和骨改造问题等。变密度法是一种比较流行的力学建模方式，与采用尺寸变量相比，它更能反映拓

基于定向天线的无线自组网拓扑控制算法研究

基于定向天线的无线自组网拓扑控制算法研究作者姓名：孙茜指导教师：刘军副教授单位名称：信息科学与工程学院专业名称：通信工程东北大学 2011 年6月

Research on Topology Control Algorithm in Ad Hoc Networks Based Directional Antenna By Sun Qian Supervisor：Associate Professor Liu Jun Northeastern University June 2011

东北大学毕业设计（论文）毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：基于定向天线的无线自组网拓扑控制算法研究设计（论文）的基本内容：论文主要提出了一种无线自组网的异构拓扑控制算法。算法借鉴了现存的网络拓扑控制算法DRNG，在其基础上提出一种基于定向天线的K-DRNG拓扑控制算法，采用定向天线能够降低网络中的节点平均能耗，提高无线资源空间复用性，改善网络性能。毕业设计课题研究的内容主要包括以下几个方面： 1.深入了解无线自组网的拓扑控制算法； 2.学习了定向天线的基本知识及基于定向天线的拓扑控制算法； 3.提出一种适于异构网络基于定向天线的无线自组网拓扑控制算法； 4.利用NS2网络模拟软件对算法进行了测试，进行性能分析； 5.撰写毕业论文。毕业设计（论文）专题部分：题目：设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第周指导教师签字年月日

基于定向天线的无线自组网拓扑控制算法研究摘要拓扑控制技术是改善无线自组织网络性能的重要手段之一，然而随着网络大规模、多应用和泛在化的发展，定向天线的高增益，节省功率和抗干扰等特点日益引起关注，对采用定向天线的异构自组织网络进行拓扑控制成为研究热点。提出一种基于定向天线的异构无线自组网拓扑控制算法K-DRNG。算法主要包括三个阶段：信息收集阶段，节点控制发射功率，通过扇区转换机制收集邻域拓扑信息；拓扑构建阶段，节点在邻域内构建定向邻近图，初步确定在所生成拓扑内的邻居节点；拓扑优化阶段，节点间通过删除和添加方向性链路，确保生成拓扑的双向连通性。使用NS2网络模拟软件对所提出的拓扑控制算法进行测试，结果证明，K-DRNG算法相比基于UDG和DRNG图的拓扑控制算法，能够降低网络中的节点平均能耗，提高无线资源空间复用性，改善网络性能。关键词：无线自组织网络；拓扑控制；定向天线；异构；NS2

自主访问控制综述

自主访问控制综述摘要：访问控制是安全操作系统必备的功能之一，它的作用主要是决定谁能够访问系统，能访问系统的何种资源以及如何使用这些资源。而自主访问控制（Discretionary Access Control, DAC）则是最早的访问控制策略之一，至今已发展出多种改进的访问控制策略。本文首先从一般访问控制技术入手，介绍访问控制的基本要素和模型，以及自主访问控制的主要过程；然后介绍了包括传统DAC 策略在内的多种自主访问控制策略；接下来列举了四种自主访问控制的实现技术和他们的优劣之处；最后对自主访问控制的现状进行总结并简略介绍其发展趋势。 1自主访问控制基本概念访问控制是指控制系统中主体（例如进程）对客体（例如文件目录等）的访问（例如读、写和执行等）。自主访问控制中主体对客体的访问权限是由客体的属主决定的，也就是说系统允许主体（客体的拥有者）可以按照自己的意愿去制定谁以何种访问模式去访问该客体。 1.1访问控制基本要素访问控制由最基本的三要素组成： ●主体（Subject）：可以对其他实体施加动作的主动实体，如用户、进程、 I/O设备等。 ●客体（Object）：接受其他实体访问的被动实体，如文件、共享内存、管道等。 ●控制策略（Control Strategy）：主体对客体的操作行为集和约束条件集，如访问矩阵、访问控制表等。 1.2访问控制基本模型自从1969年，B. W. Lampson通过形式化表示方法运用主体、客体和访问矩阵(Access Matrix)的思想第一次对访问控制问题进行了抽象，经过多年的扩充和改造，现在已有多种访问控制模型及其变种。本文介绍的是访问控制研究中的两个基本理论模型：一是引用监控器，这是安全操作系统的基本模型，进而介绍了访问控制在安全操作系统中的地位及其与其他安全技术的关系；二是访问矩阵，这是访问控制技术最基本的抽象模型。

拓扑优化

结构拓扑优化设计现状及前景目前, 最优化设计理论和方法在机械结构设计中得到了深入的研究和广泛的应用。所谓优化设计就是根据具体的实际问题建立其优化设计的数学模型, 并采用一定的最优化方法寻找既满足约束条件又使目标函数最优的设计方案。根据优化问题的初始设计条件, 目前结构优化技术有四大领域: 1) 尺寸优化; 2) 形状优化; 3) 拓扑与布局优化; 4) 结构类型优化。结构尺寸优化是在结构的拓扑确定的前提下, 首先用少量尺寸对结构的某些变动进行表达, 如桁架各单元的横截面尺寸、某些节点位置的变动等, 然后在此基础上建立基于这些尺寸参数的数学模型并采用优化方法对该模型进行求解得到最优的尺寸参数。在尺寸优化设计中, 不改变结构的拓扑形态和边界形状, 只是对特定的尺寸进行调整, 相当于在设计初始条件中就增加了拓扑形态的约束。而结构最初始的拓扑形态和边界形状必须由设计者根据经验或实验确定, 而不能保证这些最初的设计是最优的, 所以最后得到的并不是全局最优的结果。结构形状优化是指在给定的结构拓扑前提下, 通过调整结构内外边界形状来改善结构的性能。以轴对称零件的圆角过渡形状设计的例子。形状设计对边界形状的改变没有约束,和尺寸优化相比其初始的条件得到了一定的放宽,应用的范围也得到了进一步的扩展。拓扑优化设计是在给定材料品质和设计域内,通过优化设计方法可得到满足约束条件又使目标函数最优的结构布局形式及构件尺寸。拓扑设计的初始约束条件更少, 设计者只需要提出设计域而不需要知道具体的结构拓扑形态。拓扑设计方法是一种创新性

的设计方法, 能为我们提供一些新颖的结构拓扑。目前, 拓扑设计理论在柔性受力结构、MEMS 器件及其它柔性微操作机构的设计中得到了广泛的研究。结构拓扑优化的发展概况结构拓扑优化包括离散结构的拓扑优化和连续变量结构的拓扑优化。近10 年来, 结构拓扑优化设计虽然取得了一些进展, 但大部分是针对连续变量的, 关于离散变量的研究为数甚少。由于离散变量优化的目标函数和约束函数是不连续、不可微的, 可行域退化为不连通的可行集, 所以难度远大于连续变量优化问题。在离散结构中, 桁架在工程中的应用较为广泛, 由于其重要性, 也由于其分析比较简单, 桁架结构的拓扑优化在文献中研究得最多. 结构拓扑优化的历史可以追溯到1904 年Michell提出的桁架理论, 但这一理论只能用于单工况并依赖于选择适当的应变场, 不能应用于工程实际。1964 年Dorn、Gomory、Greenberg 等人提出基结构法( ground structure approach) , 将数值方法引入该领域, 此后拓扑优化的研究重新活跃起来, 陆续有一些解析和数值方面的理论被提出来。所谓基结构就是一个由结构节点、荷载作用点和支承点组成的节点集合, 集合中所有节点之间用杆件相连的结构。该方法的基本思路是: 从基结构的模型出发, 应用优化算法( 数学规划法或准则法) , 按照某种规划或约束, 将一些不必要的杆件从基结构中删除, 例如截面积达到零或下限的杆件将被删掉, 并认为最终剩下的杆件决定了结构的最优拓扑。因此应用基结构, 可以将桁架拓扑优化当作

电力电子负载拓扑控制

Research on Power Electronic Load: Topology， Modeling, and Control Xu She,student member, IEEE, Yunping Zou, Chengzhi Wang, Lei Lin, Jian Tang, Jian Chen, senior member, IEEE Power Electronic Research Center, Huazhong University of Science and Technology Email: shexu8511211@https://www.360docs.net/doc/5d13400100.html, A bstract-A novel power electronic load (PEL) is introduced in this paper. This equipment can simulate R,L,C load as well as non-linear load. Furthermore, it can recycle the energy back to grid. Topology for single phase AC PEL, three-phase AC PEL, and DC PEL are presented firstly. Based on disadvantages of repetitive controller, an improved repetitive controller is presented to improve the dynamic performance of the system. Relative problems in back to back system are analyzed and mean filter is adopted to eliminate the harmonics in DC loop. The whole efficiency can be as high as 80%-90%. Simulation and experimental results are carried out to validate the effectiveness of the proposed control strategy. I. I NTRODUCTION The trend of power electronic is cost-effective and energy-efficient because the energy problem is crisis in the modern world. Most of the researches are emphasized on how to improve the efficiency of converter while less attention is paid to the energy consumption of the load. In 1990, Suresh Gupta proposed a method that uses a transformer to adjust the active and reactive power outputted by power source so as to test the equipment [1]. The disadvantages of this idea lies in that it is hard to get an accurate current for testing and it will feed the reactive power to grid. In the middle 1990s, Chu.C.L proposed an idea that uses a PWM rectifier which can run in four quadrants to recycle the energy to the grid [2]. However, an uncontrolled rectifier was adopted in this method, so it can only simulate limited load character. What is more, the DC bus voltage was not stabilized which is harmful to the stability of the whole system. In 2002, Huang.S.J proposed an advanced topology which adopts a controllable AC/DC rectifier as the former-stage converter [3]. Unfortunately, there is no deeply research about the whole system. In 2007, Chengzhi Wang introduced a novel power electronic load (PEL) and proposed a repetitive controller applied in it [4][5], a prototype of power electronic is designed which performs well for both linear load and non-linear load. Repetitive controller performs well when considering about steady state error, however, its dynamic performance is not good. In this paper, topology for three-phase AC PEL, single- phase AC PEL, and DC PEL are given for the first time. Then, a novel improved repetitive controller which composed of traditional repetitive controller paralleled with PI controller is proposed to improve the dynamic response of the system. Furthermore, when considering about the stability of DC Bus voltage, a mean filter is adopted to eliminate the harmonics in DC voltage loop. Lastly, the efficiency diagram is given to show that this equipment can save as much as 80%-90% energy compared with traditional load. The topology and relative control method are verified with simulation and experiments. II.T OPOLOGY OF P OWER E LECTRONIC L OAD A.Basic topology Fig.1 gives the basic topology of PEL which is used as a single phase PEL. It is composed of five parts: 1.Tested power source 2.Load Imitation Converter(LIC) 3.DC bus capacitor 4.Grid Connected Converter(GCC) 5.Grid Fig.1 Basic topology of PEL Due to the advantage of controllable quality of input current of the PWM rectifier, the phase difference between the output voltage of tested power source and input current of LIC can be various. Thus it can simulate characteristic of any load. Besides, this PWM converter can work both in the state of rectifier and inverter, GCC can feed the energy back in to the grid to realize the goal of energy feedback. B. Topology of DC PEL Based on the basic topology of PEL, if 11 S and 13 S are off and 14 S is on for all the time. When control switch 12 S, the LIC is a boost converter and the system can be used as a DC PEL, as seen in Fig.2.

连续体结构拓扑优化方法及存在问题分析(最新版)

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改连续体结构拓扑优化方法及存在问题分析(最新版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

连续体结构拓扑优化方法及存在问题分析 (最新版) 文章深入分析国内外连续体结构拓扑优化的研究现状，介绍了拓扑优化方法的发展及实现过程中存在的问题。对比分析了均匀化方法，渐进结构优化法，变密度法的优缺点。研究了连续体结构拓扑优化过程中产生数值不稳定现象的原因，重点讨论了灰度单元，棋盘格式，网格依赖性的数值不稳定现象，并针对每一种数值不稳定现象提出了相应的解决办法。结构拓扑优化设计的主要对象是连续体结构，1981年程耿东和Olhof在研究中指出：为了得到实心弹性薄板材料分布的全局最优解，必须扩大设计空间，得到由无限细肋增强的板设计。此研究被认为是近现代连续体结构拓扑优化的先驱。目前，国内外学者对结构拓扑优化问题进行了大量研究，这些

研究大多数建立在有限元法结构分析的基础上，但由于有限元法中单元网格的存在，结构拓扑优化过程中常常出现如灰度单元，网格依赖性和棋盘格等数值不稳定的现象。本文介绍了几种连续体结构拓扑优化方法及每种方法存在的问题，并提出了相应的解决办法。 1.拓扑优化方法连续体结构拓扑优化开始于1988年Bendoe和Kikuchi提出的均匀化方法，此后许多学者相继提出了渐进结构优化方法、变密度法等拓扑优化数学建模方法。 1.1.均匀化方法均匀化方法即在设计区域内构造周期性分布的微结构，这些微结构是由同一种各向同性材料实体和孔洞复合而成。采用有限元方法进行分析，在每个单元内构造不同尺寸的微结构，微结构的尺寸和方向为拓扑优化设计变量。1988年Bendsoe研究发现，通过在结构中引入具有空洞微结构的材料模型，将困难的拓扑设计问题转换为相对简单的材料微结构尺寸优化问题。很多学者发展了均匀化方法，Suzhk进行了基于均匀化方法结构

无线传感器网络的拓扑控制技术.

无线传感器网络的拓扑控制技术拓扑控制技术是无线传感器网络中最重要的技术之一。在由无线传感器网络生成的网络拓扑中,可以直接通信的两个结点之间存在一条拓扑边。如果没有拓扑控制,所有结点都会以最大无线传输功率工作。在这种情况下,一方面,结点有限的能量将被通信部件快速消耗,降低了网络的生命周期。同时,网络中每个结点的无线信号将覆盖大量其他结点,造成无线信号冲突频繁,影响结点的无线通信质量,降低网络的吞吐率。另一方面,在生成的网络拓扑中将存在大量的边,从而导致网络拓扑信息量大,路由计算复杂,浪费了宝贵的计算资源。因此,需要研究无线传感器网络中的拓扑控制问题,在维持拓扑的某些全局性质的前提下,通过调整结点的发送功率来延长网络生命周期,提高网络吞吐量,降低网络干扰,节约结点资源。应满足的性质拓扑控制算法的目标是通过控制结点的传输范围使生成的网络拓扑满足一定的性质,以延长网络生命周期,降低网络干扰,提高吞吐率。一般假设结点分布在二维平面上,所有结点都是同构的,都使用无向天线。以有向图建模无线传感器网络,如果结点i的传输功率Pi大于从结点i到结点j需要的传输功率Pij,则结点i到结点j之间有一条有向边。所有结点都以最大功率工作时所生成的拓扑称为UDG图(Unit Disk Graph。拓扑控制应使网络拓扑满足下列性质中的一个或几个:连通性—为了实现结点间的互相通信,生成的拓扑必须保证连通性,即从任何一个结点都可以发送消息到另外一个结点。连通性是任何拓扑控制算法都必须保证的一个性质。由UDG图的定义可以知道,UDG图的连通性是网络能够提供的最大连通性,因此一般假定UDG图是连通的。所以,任何拓扑控制算法生成的拓扑都是UDG图的子图。对称性—指如果从结点i 到结点j有一条边,那么一定存在从结点j到结点i的边。由于非对称链路在目前的MAC协议中没有得到很好的支持,而且非对称链路通信的开销很大,因此一般都要求生成的拓扑中链路是对称的。稀疏性—指生成的拓扑中的边数为O(n,其中n 是结点个数。减少拓扑中的边数可以有效减少网络中的干扰,提高网络的吞吐率。稀疏性还可以简化路由计算。平面性—指生成的拓扑中没有两条边相交。由图论可知,满足平面性一定满足稀疏性。地理路由协议是一种十分适合计算和存储能力有限的无线传感器结点的路由协议,它不需要维护路由表和进行复杂的路由计算,只需要按照一定的规则转发消息。但当底层拓扑不是平面图时,地理路由协议不能保证

访问控制模型综述

访问控制模型研究综述沈海波1,2,洪帆1 (1.华中科技大学计算机学院,湖北武汉430074; 2.湖北教育学院计算机科学系,湖北武汉430205) 摘要:访问控制是一种重要的信息安全技术。为了提高效益和增强竞争力,许多现代企业采用了此技术来保障其信息管理系统的安全。对传统的访问控制模型、基于角色的访问控制模型、基于任务和工作流的访问控制模型、基于任务和角色的访问控制模型等几种主流模型进行了比较详尽地论述和比较,并简介了有望成为下一代访问控制模型的UCON模型。关键词:角色;任务;访问控制;工作流中图法分类号:TP309 文献标识码: A 文章编号:1001-3695(2005)06-0009-03 Su rvey of Resea rch on Access Con tr ol M odel S HE N Hai-bo1,2,HONG Fa n1 (1.C ollege of Computer,H uazhong Univer sity of Science&Technology,W uhan H ubei430074,China;2.Dept.of C omputer Science,H ubei College of Education,Wuhan H ubei430205,China) Abst ract:Access control is an im port ant inform a tion s ecurity t echnolog y.T o enha nce benefit s and increa se com petitive pow er,m a ny m odern enterprises hav e used this t echnology t o secure their inform ation m ana ge s yst em s.In t his paper,s ev eral m a in acces s cont rol m odels,such as tra dit iona l access control m odels,role-bas ed acces s cont rol m odels,ta sk-ba sed acces s control m odels,t as k-role-based access cont rol m odels,a nd s o on,are discus sed a nd com pa red in deta il.In addit ion,we introduce a new m odel called U CON,w hich m ay be a prom ising m odel for the nex t generation of a ccess control. Key words:Role;Ta sk;Access Cont rol;Workflow 访问控制是通过某种途径显式地准许或限制主体对客体访问能力及范围的一种方法。它是针对越权使用系统资源的防御措施,通过限制对关键资源的访问,防止非法用户的侵入或因为合法用户的不慎操作而造成的破坏,从而保证系统资源受控地、合法地使用。访问控制的目的在于限制系统内用户的行为和操作,包括用户能做什么和系统程序根据用户的行为应该做什么两个方面。访问控制的核心是授权策略。授权策略是用于确定一个主体是否能对客体拥有访问能力的一套规则。在统一的授权策略下,得到授权的用户就是合法用户,否则就是非法用户。访问控制模型定义了主体、客体、访问是如何表示和操作的,它决定了授权策略的表达能力和灵活性。若以授权策略来划分,访问控制模型可分为:传统的访问控制模型、基于角色的访问控制(RBAC)模型、基于任务和工作流的访问控制(TBAC)模型、基于任务和角色的访问控制(T-RBAC)模型等。 1 传统的访问控制模型传统的访问控制一般被分为两类[1]:自主访问控制DAC (Discret iona ry Acces s Control)和强制访问控制MAC(Mandat ory Acces s C ontrol)。自主访问控制DAC是在确认主体身份以及它们所属组的基础上对访问进行限制的一种方法。自主访问的含义是指访问许可的主体能够向其他主体转让访问权。在基于DAC的系统中,主体的拥有者负责设置访问权限。而作为许多操作系统的副作用,一个或多个特权用户也可以改变主体的控制权限。自主访问控制的一个最大问题是主体的权限太大,无意间就可能泄露信息,而且不能防备特洛伊木马的攻击。访问控制表(ACL)是DAC中常用的一种安全机制,系统安全管理员通过维护AC L来控制用户访问有关数据。ACL的优点在于它的表述直观、易于理解,而且比较容易查出对某一特定资源拥有访问权限的所有用户,有效地实施授权管理。但当用户数量多、管理数据量大时,AC L就会很庞大。当组织内的人员发生变化、工作职能发生变化时,AC L的维护就变得非常困难。另外,对分布式网络系统,DAC不利于实现统一的全局访问控制。强制访问控制MAC是一种强加给访问主体(即系统强制主体服从访问控制策略)的一种访问方式,它利用上读/下写来保证数据的完整性,利用下读/上写来保证数据的保密性。MAC主要用于多层次安全级别的军事系统中,它通过梯度安全标签实现信息的单向流通,可以有效地阻止特洛伊木马的泄露;其缺陷主要在于实现工作量较大,管理不便,不够灵活,而且它过重强调保密性,对系统连续工作能力、授权的可管理性方面考虑不足。 2基于角色的访问控制模型RBAC 为了克服标准矩阵模型中将访问权直接分配给主体,引起管理困难的缺陷,在访问控制中引进了聚合体(Agg rega tion)概念,如组、角色等。在RBAC(Role-Ba sed Access C ontrol)模型[2]中,就引进了“角色”概念。所谓角色,就是一个或一群用户在组织内可执行的操作的集合。角色意味着用户在组织内的责 ? 9 ? 第6期沈海波等:访问控制模型研究综述收稿日期:2004-04-17;修返日期:2004-06-28

网络访问控制技术综述

网络访问控制技术综述摘要：随着科学的不断进步，计算机技术在各个行业中的运用更加普遍。在计算机技术运用过程中信息安全问题越发重要，网络访问控制技术是保证信息安全的常用方式。本文介绍了研究网络访问控制技术的意义，主流的访问控制技术以及在网络访问控制技术在网络安全中的应用。关键字：信息安全网络访问控制技术 0．引言近年来，计算机网络技术在全球范围内应用愈加广泛。计算机网络技术正在深入地渗透到社会的各个领域，并深刻地影响着整个社会。当今社会生活中，随着电子商务、电子政务及网络的普及,信息安全变得越来越重要。在商业、金融和国防等领域的网络应用中，安全问题必须有效得到解决，否则会影响整个网络的发展。一般而言信息安全探讨的课题包括了:入侵检测(Intrusion Deteetion)、加密(Encryption)、认证(Authentieation)、访问控制(Aeeess Control)以及审核(Auditing)等等。作为五大服务之一的访问控制服务，在网络安全体系的结构中具有不可替代的作用。所谓访问控制(Access Control),即为判断使用者是否有权限使用、或更动某一项资源,并防止非授权的使用者滥用资源。网络访问控制技术是通过对访问主体的身份进行限制，对访问的对象进行保护，并且通过技术限制，禁止访问对象受到入侵和破坏。 1.研究访问控制技术的意义全球互联网的建立以及信息技术飞快的发展，正式宣告了信息时代的到来。信息网络依然成为信息时代信息传播的神经中枢，网络的诞生和大规模应用使一个国家的领域不仅包含传统的领土、领海和领空，而且还包括看不见、摸不着的网络空间。随着现代社会中交流的加强以及网络技术的发展，各个领域和部门间的协作日益增多。资源共享和信息互访的过程逐越来越多，人们对信息资源的安全问题也越发担忧。因此，如何保证网络中信息资源的安全共享与互相操作，已日益成为人们关注的重要问题。信息要获得更大范围的传播才会更能体现出它的价值，而更多更高效的利用信息是信息时代的主要特征，谁掌握的信息资源更多，

拓扑优化

拓扑优化研究方法综述结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期，尤其在国内尚属于起步阶段。1904年Michell在桁架理论中首次提出了拓扑优化的概念。自1964年Dorn等人提出基结构法，将数值方法引入拓扑优化领域，拓扑优化研究开始活跃。20世纪80年代初，程耿东和N.Olhoff在弹性板的最优厚度分布研究中首次将最优拓扑问题转化为尺寸优化问题，他们开创性的工作引起了众多学者的研究兴趣。1988年Bendsoe和Kikuchi发表的基于均匀化理论的结构拓扑优化设计，开创了连续体结构拓扑优化设计研究的新局面。1993年XieYM和StevenGP提出了渐进结构优化法。1999年Bendsoe和Sigmund证实了变密度法物理意义的存在性。2002年罗鹰等提出三角网格进化法，该方法在优化过程中实现了退化和进化的统一，提高了优化效率。通常把结构优化按设计变量的类型划分成三个层次：结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化。尺寸优化和形状优化已得到充分的发展，但它们存在着不能变更结构拓扑的缺陷。在这样的背景下，人们开始研究拓扑优化。拓扑优化的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料的分布问题。寻求一个最佳的拓扑结构形式有两种基本的原理：一种是退化原理，另一种是进化原理。退化原理的基本思想是在优化前将结构所有可能杆单元或所有材料都加上，然后构造适当的优化模型，通过一定的优化方法逐步删减那些不必要的结构元素，直至最终得到一个最优化的拓扑结构形式。进化原理的基本思想是把适者生存的生物进化论思想引入结构拓扑优化，它通过模拟适者生存、物竞天择、优胜劣汰等自然机理来获得最优的拓扑结构。退化法即传统的拓扑优化方法，一般通过求目标函数导数的零点或一系列迭代计算过程求最优的拓扑结构。目前常用于拓扑优化的退化法有基结构方法、均匀化方法、变密度法、变厚度法等。进化法是一类全局寻优方法，目前常用于拓扑优化的进化法主要有遗传算法、模拟退火算法和渐进结构优化法等。什么是拓扑优化？拓扑优化是指形状优化，有时也称为外型优化。拓扑优化的目标是寻找承受单载荷或多载荷的物体的最佳材料分配方案。这种方案在拓扑优化中表现为“最大刚度”设计。与传统的优化设计不同的是，拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量（参见“优化设计”一章）都是预定义好的。用户只需要给出结构的参数（材料特性、模型、载荷等）和要省去的材料百分比。拓扑优化的目标——目标函数——是在满足结构的约束（V）情况下减少结构的变形能。减小结构的变形能相当于提高结构的刚度。下面是从振动论坛的回帖，有帮助的： ========================================================= =============== 求助：结构动力学优化设计（拓扑优化） veasha 发表于: 2009-2-27 11:44 来源: 振动资讯

拓扑控制

拓扑控制 1 拓扑控制的意义无线网络一般具有环境复杂、节点资源受限、网络拓扑不稳定的特点. 不同于有线网络,无线网络可以通过改变各个网络节点传输功率以改变网络的拓扑结构，这就是拓扑控制的实现技术基础。由节点的位置和其无线传输范围所确定的网络拓扑结构对网络的性能有着重大的影响. 如果拓扑结构过于松散,就容易产生网络分区以及增大端到端的时延;相反的,非常密集的拓扑不利于空间重利用,从而减小网络的容量[2]。拓扑管理和控制主要研究如何为节点分配功率以获得具有某种性质的拓扑结构和优化一些网络目标函数,其目的就是提高网络的性能, 降低通信干扰和延长网络的生存时间。拓扑控制技术是无线网络中最重要的技术之一。在由无线传感器网络生成的网络拓扑中，可以直接通信的两个结点之间存在一条拓扑边。如果没有拓扑控制，所有结点都会以最大无线传输功率工作。在这种情况下，一方面，结点有限的能量将被通信部件快速消耗，降低了网络的生命周期。同时，网络中每个结点的无线信号将覆盖大量其他结点，造成无线信号冲突频繁，影响结点的无线通信质量，降低网络的吞吐率。另一方面，在生成的网络拓扑中将存在大量的边，从而导致网络拓扑信息量大，路由计算复杂，浪费了宝贵的计算资源。因此，需要研究无线传感器网络中的拓扑控制问题，在维持拓扑的某些全局性质的前提下，通过调整结点的发送功率来延长网络生命周期，提高网络吞吐量，降低网络干扰，节约结点资源。拓扑控制主要研究如何在保证网络连通性的前提下，设计高效的算法为节点分配功率以获得具有某种性质的拓扑结构和优化一些网络目标函数，其目的就是节约节点的发射功率，延长网络的生存时间，提高网络的性能。拓扑控制是无线网络设计和规划的重要组成部分。拓扑控制技术保证覆盖质量和连通质量，能够降低通信干扰、节省能量，提高MAC(media access control)协议和路由协议的效率。进一步，也可为网络融合提供拓扑基础；此外,拓扑控制还能够提高网络的可靠性、可扩展性等其他性能.总之，拓扑控制对网络性能具有重大的影响，因而对它的研究具有十分重要的意义。无线网络的特点使拓扑控制成为挑战性研究课题,同时,这些特点也决定了拓扑控制在无线网络研究中的重要性。

拓扑控制综述

拓扑控制综述 [摘要] 本文基于Ad Hoc网络和无线mesh网络，概述了两种不同网络的拓扑控制的算法策略和模型，介绍了经典的算法和思想。指出了拓扑控制的研究趋势和在优化网络中的可结合点。本文属于一篇概述性文章，类似于读书笔记。 [关键字]Ad-hoc网无线mesh网拓扑控制功率

1.拓扑控制简述拓扑控制是AD-HOC网中最重要的技术之一，主要用来降低能量消耗和无线干扰，其目标是在降低能量消耗和无线干扰的前提下，控制网络节点间的通信串路和节点的传输范围，以提高全网的生命周期和效率，如连通性和对称性等。由于AD-HOC网的移动性，拓扑控制影响到整个网络的性能，这是因为网络中的节点可以以任意速度和任意方式移动，加上无线发送装置发送功率的变化、无线信道间的互相干扰因素、地形等综合因素影响下，节点间通过无线信道形成的网络拓扑结构可以随时发生变化而且变化的方式和速度都是不可预测的，这更加重了无线自组网拓扑控制的难度。无线MESH网络（WMN）是一种新型的自组织、自愈合、高建壮性、高带宽的多跳无线网络。主要由两种节点组成，MESH路由节点和MESH终端用户。每个处于MESH网络内的节点都可以有用户又有路由器的功能，因此每个节点都可以向其传输距离内的节点转发分组。因此，这种网络有易于维护、健壮性强、传输距离大等优点。 2.拓扑控制模型 2.1AD-HOC网拓扑控制模型将AD-HOC网抽象为欧式空间内点集合，节点覆盖范围根据节点的最大传输范围分配。无线自组网的拓扑就是一些路由可达的串路集合，其主要取决于无线收发器的地理位置、发射器的发射功率、无线干扰、天线的方向等因素。拓扑控制的目标是通过控制节点间的通信串路和传输范围使生成的网络拓扑满足一定的性质，以延长网络生命周期，降低网络干扰，提高吞吐率。 2.2无线MESH网络拓扑控制模型优化目标是通过调整每个节点的传输功率来提升网络的吞吐量、减少干扰等。可以将无线mesh主干网用无向图G=（V,E）表示，建立吞吐量或是低干扰的模型，寻找性能指标来衡量各个网络性能的走向。 3.拓扑控制策略 3.1拓扑控制策略的重要性在无线网中若不采用好的拓扑控制策略，所有网络节点都将以最大传输功率工作，这将严重影响自组网的整体性能（从能耗、干扰、路由计算复杂度考虑）。 3. 2拓扑控制策略研究标准拓扑控制策略应使网络拓扑满足下列一个或几个性质：连通性、对称性、稀疏性、Spanner 性质（在生成的拓扑中任何两个节点间的距离小于它们在无向图中距离的常数倍）。 3. 3拓扑控制策略研究工具几何法：以几何结构为基础来构建网络的拓扑，来满足无线自组网的某些特性。主要有：最小生成树、DT图、相关邻居图。概率法：节点按照某种概率随即分布，所生成的拓扑在以大概率满足某些性质的前提下，使节点所需的传输功率最小和邻居节点数最少。主要理论有：连续渗透理论、占位理论和几何随机图理论。 3.4拓扑控制策略的分类根据网络节点的传输分为r是否相同，把控制策略分为：同构拓扑控制（r相同，理想状态，又根据网络节点的密集程度，细分为稀疏网和密集网的拓扑控制）和非同构拓扑控制（实际下的一般情况，根据生产拓扑时所需的信息类型不同，进一步分为基于方向、基于邻居节点、基于位置的拓扑控制策略）。 3. 5拓扑控制策略的主要思想