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Optimización robusta para la asignación cooperativa de tareas de vehículos aéreos no tripulados heterogéneos con restricciones de ventana de tiempo

Autores: Gao, Zhichao; Zheng, Mingfa; Zhong, Haitao; Mei, Yu

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Optimización robusta para la asignación cooperativa de tareas de vehículos aéreos no tripulados heterogéneos con restricciones de ventana de tiempo


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Análisis matemático

Palabras clave

Cooperativa
Asignación de tareas
Vehículos aéreos no tripulados
Ventanas de tiempo
Incertidumbre
Optimización

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 26

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El problema de asignación de tareas cooperativas con ventanas de tiempo para múltiples vehículos aéreos no tripulados heterogéneos es un atractivo problema de optimización combinatoria compleja. En la realidad, el consumo de combustible de los vehículos aéreos no tripulados presenta incertidumbre debido a factores ambientales o maniobras operativas, y determinar con precisión las distribuciones de probabilidad para estas incertidumbres sigue siendo un desafío. Este documento investiga el modelo de asignación de tareas cooperativas de múltiples vehículos aéreos no tripulados heterogéneos que incorpora restricciones de ventanas de tiempo bajo entornos inciertos. Para modelar las restricciones de ventanas de tiempo, empleamos el método de big-M. Para abordar la incertidumbre en el consumo de combustible, aplicamos un enfoque de optimización robusta ajustable combinado con la teoría de la dualidad, lo que nos permite derivar la forma equivalente robusta y transformar el modelo en un problema determinista de programación lineal entera mixta. Realizamos una serie de experimentos numéricos para comparar los resultados de optimización en diferentes objetivos, incluyendo la maximización del beneficio de la tarea, la minimización de la distancia total, la minimización del tiempo de ejecución y la incorporación de tres diferentes restricciones de ventanas de tiempo. Los resultados numéricos demuestran que el modelo de asignación de tareas cooperativas de múltiples vehículos aéreos no tripulados heterogéneos basado en optimización robusta mitiga efectivamente el impacto de la incertidumbre de los parámetros, logrando un equilibrio entre la robustez y la optimalidad de los objetivos de asignación de tareas.

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