Programmazione lineare mista intera per l'ottimizzazione di sciami di droni

Abstract

L’obiettivo dell’elaborato presentato è quello di valutare il processo di ottimizzazione del problema della pianificazione degli atterraggi e degli equipaggiamenti di una flotta di velivoli senza pilota cooperanti, esaminando i risultati emersi da un numero limitato di simulazioni. Prima di studiare il problema, viene offerta una panoramica riguardante l’innovativo e sempre più crescente ambiente dei droni, spaziando tra temi che variano dall’etimologia della parola drone fino ad una rudimentale spiegazione dei principi fisici che li governano e ad un’introduzione alle nuove tecnologie e ai nuovi sistemi realizzati per permetterne un utilizzo sempre più semplice e sempre più sicuro. Per un’introduzione alla materia che verrà affrontata è stato brevemente illustrato l’Aircraft Landing Problem, che può essere considerato come precursore più elementare del problema in oggetto. Viene quindi analizzato il modello del problema preso in esame, il cui scopo è quello di individuare il miglior ordine di successione degli istanti di atterraggio cercando di soddisfare il più possibile le richieste dei velivoli riguardanti l’istante di atterraggio desiderato e il payload caricato prima di ripartire; vengono quindi esposti e commentati tutti gli aspetti caratterizzanti il problema: i parametri, le variabili decisionali, la funzione obiettivo e i vincoli. Successivamente vengono esposti i metodi che sono stati utilizzati per la creazione dei diversi valori necessari per i problemi. Infine vengono esaminati i risultati ottenuti dalle simulazioni attraverso l’ausilio di tabelle e grafici.

The aim of the thesis is to evaluate the optimization process for the problem of planning landings and equipment of a fleet of cooperating unmanned aerial vehicles, examining the results of a limited number of simulations. Before studying the problem, an overview of the innovative and increasingly growing drone environment is offered, ranging from the etymology of the word “drone” to a rudimentary explanation of the physical principles that govern those vehicles and an introduction to new technologies and new systems created to allow an increasingly simpler and safer use of drones. The Aircraft Landing Problem, which can be considered as the most elementary precursor of the problem at hand, is briefly presented for an introduction to the subject proposed in the paper. The model of the problem under examination, the purpose of which is to identify the best succession order of moments of landing trying to satisfy as much as possible the requests of the vehicles regarding the desired moment of landing and the payload carried before leaving again, is then analysed: firstly, all the aspects characterising the problem are presented and commented: parameters, decision variables, the objective function and obligations. Secondly, the methods used to create the different values needed for the problem are explained. Lastly, the results obtained by simulations are examined using tables and diagrams.