一種基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計的是一種考慮艦載機備件供應(yīng)響應(yīng)時間和不確定需求的基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)控制系統(tǒng)。包括艦載機備件供應(yīng)器，艦載機備件供應(yīng)代價器，基地備件儲存量模糊劃分器，航母上備件儲存量模糊劃分器，模糊規(guī)則的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器，模糊規(guī)則的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器，模糊規(guī)則的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器，模糊規(guī)則的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器，備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器，備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器，備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器，供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器。本發(fā)明能夠保持艦載機備件供應(yīng)代價和備件儲存量的穩(wěn)定，避免艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)的振蕩。
【專利說明】
一種基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種考慮艦載機備件供應(yīng)響應(yīng)時間和不確定需求的基于模糊魯 棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 航空母艦作為海上作戰(zhàn)的重要組成，需要研究如何提高航母作戰(zhàn)能力。艦載機是 航母作戰(zhàn)的主要方式。艦載機完好率是保證航母持續(xù)作戰(zhàn)能力的基本條件，艦載機的備件 供應(yīng)是影響艦載機完好率的一個重要因素。航母備件供應(yīng)的重要性取決于預(yù)先通知時間長 短和航空母艦供應(yīng)軍官與航空聯(lián)隊維修軍官的預(yù)判能力及反應(yīng)和行動速度。雖然請求的備 件可能正好是作業(yè)所需，可以大幅增加航空母艦與航空聯(lián)隊的戰(zhàn)備和持續(xù)作戰(zhàn)能力，但會 增加備件供應(yīng)系統(tǒng)壓力。數(shù)據(jù)表明如果等待備件非完好率能夠降低，艦載機本身的架次能 力將提高10%~20%。因此，對具有不確定性因素和備件供應(yīng)響應(yīng)時間的艦載機備件供應(yīng) 的控制研究，有著十分重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。
[0003] 目前，大多數(shù)文獻基于概率論的方法研究了備件供應(yīng)系統(tǒng)的建模。K. B. Yoon，2007 將METRIC模型應(yīng)用到航空裝備以及艦艇裝備備件庫存管理中，建立了相應(yīng)的備件維修供應(yīng) 的兩級庫存分配模型。R.J.Basten，2009采用網(wǎng)絡(luò)模型研究了修理級別費用、資源分配問 題，維修等級分析決策影響系統(tǒng)設(shè)計、維修規(guī)劃和綜合后期保障資源的決策。J.S.Kim，2000 利用M/M/c排隊模型研究了多級可修備件的庫存分配問題。J.A.Rappold，2009基于有限維 修渠道建立了單項可修復(fù)件庫存整數(shù)規(guī)劃模型。M. Bi jvank，2010在服務(wù)能力約束下，研究 了備件訂購問題。以上文獻應(yīng)用概率論描述備件供應(yīng)，最終只能給出系統(tǒng)穩(wěn)定時的靜態(tài)指 標(biāo)，如缺貨率和費用等，能夠提供最優(yōu)配置方案，但是較少文獻考慮備件供應(yīng)時間對系統(tǒng)的 動態(tài)影響。
[0004] 此外，對于具有不確定干擾和備件響應(yīng)時間的非線性備件供應(yīng)系統(tǒng)，不確定干擾 和備件響應(yīng)時間的存在往往會造成系統(tǒng)的振蕩，甚至可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)不穩(wěn)定。 X.Y.Huang，2009運用魯棒控制方法研究了一組閉環(huán)供應(yīng)系統(tǒng)動態(tài)模型，得到系統(tǒng)的最優(yōu)庫 存補貨控制策略，該補貨策略可以抑制閉環(huán)供應(yīng)運作過程中的不確定性影響。X.X.Lin， 2004研究了邊界不確定的供應(yīng)鏈生產(chǎn)調(diào)度問題的魯棒優(yōu)化方法。X. Y. Huang，2007針對再制 造系統(tǒng)運作過程中的不確定問題，建立了一類參數(shù)不確定的再制造動態(tài)系統(tǒng)模型，并給出 了這些模型的魯棒控制策略，通過庫存狀態(tài)的反饋控制，抑制了動態(tài)系統(tǒng)的不確定干擾。 M. Laumanns，2006考慮了顧客需求外部擾動環(huán)境以及供應(yīng)系統(tǒng)運作的約束條件和成本最小 的目標(biāo)函數(shù)，求解了供應(yīng)鏈庫存的魯棒最優(yōu)控制。雖然已經(jīng)有大量文獻研究了供應(yīng)問題的 魯棒控制，然而，較少文獻考慮到含有備件供應(yīng)響應(yīng)時間的艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)的模糊魯 棒控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種考慮艦載機備件供應(yīng)響應(yīng)時間和不確定需求的基于 模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0007] 一種基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)，包括艦載機備件供應(yīng) 器1，艦載機備件供應(yīng)代價器2,基地備件儲存量模糊劃分器3,航母上備件儲存量模糊劃分 器4,模糊規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器5,模糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器6,模 糊規(guī)則3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器7,模糊規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器8,備件的模 糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器9,備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器10,備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量 控制器11，供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器12,艦載機備件供應(yīng)器1的基地備件儲存量 和航母上備件儲存量經(jīng)過基地備件儲存量模糊劃分器3和航母上備件儲存量模糊劃分器4 確定各自隸屬區(qū)域；
[0008] 基地備件儲存量模糊劃分器3和航母上備件儲存量模糊劃分器4將模糊劃分得到 隸屬區(qū)域傳遞給模糊規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器5、模糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù) 設(shè)定器6、模糊規(guī)則3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器7和模糊規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器 8確定艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)；
[0009] 備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器9和備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器10通 過艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)得到控制參數(shù)；
[0010] 備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器n和供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器12利用控 制參數(shù)和艦載機備件儲存量得到控制量；
[0011] 備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器n和供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器12將控制 量傳遞給艦載機備件供應(yīng)器，同時艦載機備件供應(yīng)代價器2得到系統(tǒng)代價。
[0012] 所述的隸屬區(qū)域指:對基地備件儲存量X1(k)和航母上備件儲存量yi(k)進行模糊 劃分得到
[0013] 第一基地備件儲存量隸屬區(qū)域 .V, (/v)<0
[0014] A))=(；；= , O,，#)之
[0015]第二基地備件儲存量隸屬區(qū)域 、w 灸)<
[0016] Q] (/c)) =Q- = < .Y, (k)/5,, 0 < .T, (k) < 5',, 0, .r, (k) < 0
[0017] 第一航母上備件儲存量隸屬區(qū)域 1, }\(k)<0
[0018] 0：(^(^))=^= l-vl(^)/7：,0<rl(M<^ , 〇，_>'#) 4
[0019]第二航母上備件儲存量隸屬區(qū)域 -1，7；句''丨(/c)<7；體
[0020] (?22(v, (/.))={；； = ； v,(/.)/7；,0< r,(/c)<7；, 〇,Ji(/c)<〇
[0021] 按照雙交疊模糊分劃的條件設(shè)4 ，A'_ ，4 4 _ 4二022， 最大交疊規(guī)則組R的模糊規(guī)則數(shù)為4，Si為基地備件的期望數(shù)量、Smax為基地備件的最大數(shù) 量、h為航母上備件的期望數(shù)量、Tmax為航母上備件的最大數(shù)量。
[0022] 所述的對基地備件儲存量xi (k)和航母上備件儲存量yi(k)通過如下動態(tài)方程進行 更新：
[0023] J、(,f十丨)=.、⑷切'⑷-％⑷
[r, (k +1) - i> (7c) + ut, (k) + un(k-)- r, (/c)
[0024] 其中，在k時刻，Xl(k)為基地備件儲存量，yi(k)為航母上備件儲存量;m(k)為基地 備件生產(chǎn)數(shù)量，un(k)為航母向基地請求的備件數(shù)量，uiiU-aD為備件供應(yīng)響應(yīng)延遲期內(nèi)的 備件供應(yīng)數(shù)量; ai為備件供應(yīng)響應(yīng)延遲期;Vl(k)為航母上備件消耗數(shù)量，Vl(k)是不確定外 部擾動變量。
[0025] 所述的艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)Ai，Bi，Ci，Di，Ei，，Du，i = 1，2，3，4是通過如 下解算得到的：
[0026] Plant Rule 1: if xi(k) is i-J, and yi(k) is then 4.
[0027] y\ (A 十 1} = h； ( A (a .4^ A:) + B：^U (^ j + {U (k - ex：, } ~r t^V \. k )^j " /：=!
[0028] - (M = E A ( )) [C； Xik)+ D^J (^:)+ Di ^ ik ~ )1 *-1
[0029] Plant Rule 2: if xi(k) is Is[, and yi(k) is then .4:
[0030] 義（li-1)二 ；-^i
[0031] 2 (^) = //,. (,V (k)) [r： ,Y (^) + IXU (k )+Dz ,U (k -at)] f=l
[0032] Plant Rule 3: if xi(k) is and yi(k) is Ez then 4
[0033] 十 + + /^i .4.
[0034] z (/:) = Y h. (^ (k ))[C;^ (k) -f- Dll (k) + D,,U (k - a,)] i-：l
[0035] Plant Rule 4: if xi(k) is L\, and yi(k) is L4Z then .4
[0036] A'0 + l) = Z'(Y(/e))「4Y(/()+546'（A) + /\(y(/e-^^S+￡；/(〇],
[0037] z ⑷=丈 /' (A.⑷)[C:義⑷ + (小 Z' " (A -巧)] i=.l
[0038] 其中，Plant Rule，i = 1，2，3，4為第i條備件數(shù)量轉(zhuǎn)換模糊規(guī)則；L為模糊集合;V (k)彡0為k時刻的備件消耗;XT(k) = [ X1 (k)，yi (k)]為各節(jié)點的備件數(shù)量的狀態(tài)變量;UT(k) =[111(10，11 11(10]為備件生產(chǎn)和備件供應(yīng)數(shù)量的控制變量，1^仏-€[1) = [0，1111仏-€[1)]為備件 供應(yīng)響應(yīng)期內(nèi)備件供應(yīng)數(shù)量的控制變量;7' 1〇 = [0，￥1(10]為備件消耗的不確定外部需求 變量;z(k)為該非線性系統(tǒng)的代價輸出變量;仏為備件儲存量狀態(tài)的系數(shù)矩陣;備件生 產(chǎn)和請求的系數(shù)矩陣;Bu為備件供應(yīng)響應(yīng)期內(nèi)控制變量的系數(shù)矩陣為備件儲存代價的 系數(shù)矩陣;Di為備件生產(chǎn)和請求的系數(shù)矩陣;Du為備件供應(yīng)響應(yīng)期對總成本影響的系數(shù)矩 ：2 j 4 f 2 、. 陣也為備件消耗的系數(shù)矩陣；/(.=f[&^ 為第i條模糊規(guī) / j-I V J=1 則的隸屬度，i = 1，2，3，4為模糊規(guī)則數(shù)，& ))為X(k)的隸屬度函數(shù)，j = 1，2為所含分 量數(shù)。
[0039] 所述的控制參數(shù)為模糊魯棒控制參數(shù)
[0044] 式中，I。為0。中包含的規(guī)則序號集，0。為第c個最大交疊規(guī)則組，c = l，:2,…-1)， mj為第j個輸入變量的模糊分劃數(shù)；
[0045] 參數(shù)Y表示系統(tǒng)對備件供應(yīng)響應(yīng)時間和外部需求擾動的抑制程度：
[0047]式中，| | ? | |2為函數(shù)的12[0，°°)范數(shù)。
[0048] 所述的控制量U(k)和iKk-cn)為：
[0049] 6?(/v )= -^]/7 A"r\ (A), U (k - at) = ~^h:K ：nX (k - at) 〇
[0050] 本發(fā)明的有益效果在于：當(dāng)艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)存在不確定需求和備件供應(yīng)響應(yīng) 時間的情況下，能夠保持艦載機備件供應(yīng)代價和備件儲存量的穩(wěn)定，避免艦載機備件供應(yīng) 系統(tǒng)的振蕩和不穩(wěn)定，從而保證艦載機的完好率和架次持續(xù)出動能力，進而提高航母的作 戰(zhàn)能力。本發(fā)明通過仿真實驗驗證了控制方案的可靠性和有效性。本發(fā)明的控制方法與同 類控制方法相比，響應(yīng)時間更短，系統(tǒng)振蕩更小。
【附圖說明】
[0051 ]圖1為基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖；
[0052]圖2為基地和航母上備件數(shù)量的模糊隸屬度函數(shù)；
[0053]圖3為正態(tài)分布型需求下的艦載機備件數(shù)量曲線；
[0054]圖4為正態(tài)分布型需求下的艦載機備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量曲線；
[0055]圖5為正態(tài)分布型需求下的艦載機備件供應(yīng)總代價曲線。
【具體實施方式】
[0056]下面對本發(fā)明做進一步描述：
[0057] 本發(fā)明涉及一種基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)。艦載機備 件供應(yīng)系統(tǒng)中的基地備件儲存量和航母上備件儲存量經(jīng)過模糊劃分器確定各自隸屬的區(qū) 域，然后傳遞給對應(yīng)模糊規(guī)則下的艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器，從而確定艦載機備件 供應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)，通過模糊魯棒方法計算控制參數(shù)，利用控制參數(shù)和艦載機備件儲存量得 到控制指令，按控制指令調(diào)整艦載機備件的生產(chǎn)量和供應(yīng)量，同時經(jīng)過艦載機備件供應(yīng)代 價器得到系統(tǒng)代價，實現(xiàn)艦載機備件持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)控制。此發(fā)明的優(yōu)點在于當(dāng)艦載機備件 供應(yīng)系統(tǒng)存在不確定需求和備件供應(yīng)響應(yīng)時間的情況下，能夠保持艦載機備件供應(yīng)代價和 備件儲存量的穩(wěn)定，避免艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)的振蕩和不穩(wěn)定，從而保證艦載機的完好率 和架次持續(xù)出動能力，進而提高航母的作戰(zhàn)能力。本發(fā)明通過仿真實驗驗證了控制方案的 可靠性和有效性。
[0058] 在圖1中各數(shù)字代表的裝置如下：1 一艦載機備件供應(yīng)器;2-艦載機備件供應(yīng)代價 器;3-基地備件儲存量模糊劃分器;4 一航母上備件儲存量模糊劃分器;5-模糊規(guī)則1的備 件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器;6-模糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器;7-模糊規(guī)則3的備件 供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器;8-模糊規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器;9 一備件的模糊魯棒控制 參數(shù)調(diào)節(jié)器；10-備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器；11一備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制 器;12-供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器。
[0059] 本發(fā)明的基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)控制系統(tǒng)包括艦載機備件供應(yīng) 器（1)，艦載機備件供應(yīng)代價器(2)，基地備件儲存量模糊劃分器(3)，航母上備件儲存量模 糊劃分器(4)，模糊規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(5)，模糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù) 設(shè)定器(6)，模糊規(guī)則3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(7)，模糊規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè) 定器（8)，備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器（9)，備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器 (10)，備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器(11)，供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器(12)。艦載機 備件供應(yīng)器（1)的基地備件儲存量和航母上備件儲存量經(jīng)過基地備件儲存量模糊劃分器 (3)和航母上備件儲存量模糊劃分器(4)確定各自隸屬的區(qū)域，然后傳遞給模糊規(guī)則1的備 件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(5)、模糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(6)、模糊規(guī)則3的備件 供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(7)和模糊規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(8)，從而確定艦載機備 件供應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)，通過備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器(9)和備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控 制參數(shù)調(diào)節(jié)器（10)得到控制參數(shù)，利用控制參數(shù)和艦載機備件儲存量，經(jīng)過備件生產(chǎn)量和 供應(yīng)量控制器(11)和供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器(12)得到控制指令，按控制指令 調(diào)整艦載機備件的生產(chǎn)量和供應(yīng)量，同時經(jīng)過艦載機備件供應(yīng)代價器(2)得到系統(tǒng)代價，實 現(xiàn)艦載機備件持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)控制。
[0060] 基于本發(fā)明的模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)控制系統(tǒng)為：
[0061] 1)艦載機備件供應(yīng)器通過不確定需求信息，將產(chǎn)生的基地備件儲存量信息傳遞給 艦載機備件供應(yīng)代價器、基地備件儲存量模糊劃分器、備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器和供應(yīng) 期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器，同時將產(chǎn)生的航母上備件儲存量信息傳遞給艦載機備件 供應(yīng)代價器、航母上備件儲存量模糊劃分器、備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器和供應(yīng)期內(nèi)備件 生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器；
[0062] 2)基地備件儲存量模糊劃分器和航母上備件儲存量模糊劃分器根據(jù)備件儲存量 產(chǎn)生備件儲存量隸屬區(qū)域信息，傳遞給模糊規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器、模糊規(guī)則2 的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器、模糊規(guī)則3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器和模糊規(guī)則4的備件供 應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器；
[0063] 3)模糊規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器、模糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定 器、模糊規(guī)則3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器和模糊規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器根據(jù)備 件儲存量隸屬區(qū)域信息產(chǎn)生系統(tǒng)參數(shù)信息，傳遞給備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器和備件 供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器；
[0064] 4)備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器和備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器根 據(jù)系統(tǒng)參數(shù)信息產(chǎn)生控制參數(shù)信息，傳遞給備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器和供應(yīng)期內(nèi)備件生 產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器；
[0065] 5)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器和供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器根據(jù)控制 參數(shù)信息和備件儲存量信息產(chǎn)生控制量，傳遞給艦載機備件供應(yīng)器和艦載機備件供應(yīng)代價 器，調(diào)整艦載機備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量。
[0066] 如圖1所示，本發(fā)明的基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)控制系統(tǒng)包括艦載 機備件供應(yīng)器（1)，艦載機備件供應(yīng)代價器(2)，基地備件儲存量模糊劃分器(3)，航母上備 件儲存量模糊劃分器(4)，模糊規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(5)，模糊規(guī)則2的備件供 應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(6)，模糊規(guī)則3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(7)，模糊規(guī)則4的備件供應(yīng) 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(8)，備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器(9)，備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參 數(shù)調(diào)節(jié)器（10)，備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（11)，供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器 (12)。艦載機備件供應(yīng)器（1)的基地備件儲存量和航母上備件儲存量經(jīng)過基地備件儲存量 模糊劃分器(3)和航母上備件儲存量模糊劃分器(4)確定各自隸屬的區(qū)域，然后傳遞給模糊 規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(5)、模糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(6)、模糊規(guī) 貝1J3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(7)和模糊規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(8)，從而確定 艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)，通過備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器(9)和備件供應(yīng)期內(nèi)模 糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器（10)得到控制參數(shù)，利用控制參數(shù)和艦載機備件儲存量，經(jīng)過備件 生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（11)和供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（12)得到控制指令，按 控制指令調(diào)整艦載機備件的生產(chǎn)量和供應(yīng)量，同時經(jīng)過艦載機備件供應(yīng)代價器(2)得到系 統(tǒng)代價，實現(xiàn)艦載機備件持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)控制。
[0067]艦載機備件供應(yīng)器（1)通過不確定需求信息V(k)產(chǎn)生基地備件儲存量信息X1(k)， 傳遞給艦載機備件供應(yīng)代價器(2)、基地備件儲存量模糊劃分器(3)、備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量 控制器（11)和供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（12)，同時產(chǎn)生航母上備件儲存量信息 yKk)，傳遞給艦載機備件供應(yīng)代價器(2)、航母上備件儲存量模糊劃分器(4)、備件生產(chǎn)量 和供應(yīng)量控制器（11)和供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（12)，艦載機備件供應(yīng)器（1) 通過如下動態(tài)方程更新基地備件儲存量信息xi(k)和航母上備件儲存量信息yi(k): f .v, (/V + 1) - .v, (k) + h, (k) - , (k)
[0068] ^ Lvl(/: + l)'v，J(/() + "il(/:) + "ll(/:--G!) -1、（介）
[0069] 其中，在k時刻，X1 (k)為基地備件儲存量，yi (k)為航母上備件儲存量，X1 (k)和71 (k)狀態(tài)變量;m(k)為基地備件生產(chǎn)數(shù)量，un(k)為航母向基地請求的備件數(shù)量，un(k-ai) 為備件供應(yīng)響應(yīng)延遲期內(nèi)的備件供應(yīng)數(shù)量，m(k)、 Ull(k)和Ull(k-ai)為控制變量;ai為備件 供應(yīng)響應(yīng)延遲期; V1(k)為航母上備件消耗數(shù)量，V1(k)是不確定外部擾動變量。
[0070] 基地備件儲存量模糊劃分器(3)和航母上備件儲存量模糊劃分器(4)根據(jù)備件儲 存量產(chǎn)生備件儲存量隸屬區(qū)域信息，傳遞給模糊規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(5)、模 糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(6)、模糊規(guī)則3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(7)和模糊 規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(8)，該過程通過下式確定備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)信息AuBi， Ci，Di，Ei，Bii，Dii，i = l，2,3,4:
[0071 ] Plant Rule 1: if xi(k) is Z|，and yi(k) is 鳥 then
[0072] ^ (^ + !) = Z h, { X (k)) [ .4, ^ (k ) + B.U {k) +Bx JJ {k - a,) ^ EtV (k )], i~l
[0073 ] z (A') = X // (^ (/〇) [C; (A) + D,(； (k) + D{ tU {k-a,)}
[0074] Plant Rule 2: if xi(k) is i^and yi(k) is tL then 4
[0075] ^(^ + l)=：Z/;/(A，(/:))[^A，(^) H' B1U(k)^B2[U(k-ai) + Eiy{k)\ t=i ~ 4
[0076] z (々）=/Zyi' 1 (/v))[(]義（々）十 (A) + p ％ |
[0077] Plant Rule 3: if xi(k) is i^and yi(k) is L32 then
[0078] = ^ h ((k))[A,X (k) + B,U (k) + (k - ^) ^E,V (k )],
[0079] 二⑷=之(A' [k ))[C (A) + D:U (A )-r D^,U (k -a,)] /:i
[0080] Plant Rule 4: if xi(k) is Z^，and yi(k) is then .4 ：/-i
[0082] : (/〇 = Z /'.(尤⑷)「C'4 A' ⑷ + D4L' ⑷ + ￡>4" (A - % )] 1=1
[0083]其中，Plant Rule i(i = l，2,3,4)為第i條備件數(shù)量轉(zhuǎn)換模糊規(guī)則;L為模糊集合； V(k)彡0為k時刻的備件消耗;XT(k) = [ X1 (k)，yi (k)]為各節(jié)點的備件數(shù)量的狀態(tài)變量;UT (1〇 = [111(10，1111(10]為備件生產(chǎn)和備件供應(yīng)數(shù)量的控制變量，1]^-€[1) = [0，1111仏-€[1)]為 備件供應(yīng)響應(yīng)期內(nèi)備件供應(yīng)數(shù)量的控制變量;￥7(1〇 = [0，^(10]為備件消耗的不確定外部 需求變量;z(k)為該非線性系統(tǒng)的代價輸出變量;仏為備件儲存量狀態(tài)的系數(shù)矩陣;為備 件生產(chǎn)和請求的系數(shù)矩陣; Bll為備件供應(yīng)響應(yīng)期內(nèi)控制變量的系數(shù)矩陣;Cl為備件儲存代 價的系數(shù)矩陣;Di為備件生產(chǎn)和請求的系數(shù)矩陣;Du為備件供應(yīng)響應(yīng)期對總成本影響的系 2 i4 ( 2 、 數(shù)矩陣也為備件消耗的系數(shù)矩陣;A )) = fl L', ( 1(0/ ^ fl L', ( 1(0為第i條模 糊規(guī)則的隸屬度，i = 1，2，3，4為模糊規(guī)則數(shù)，& (Y(/f》為X(k)的隸屬度函數(shù)，j = 1，2為所 含分量數(shù)。
[0084] 設(shè)基地和航母上的備件儲存量xi(k)和yi(k)可測，xi(k)和yi(k)的模糊分劃分別 為g (/〇)、0 和、這〇',（々)），滿足雙交疊模糊分劃的條件，如附圖2 所不。設(shè)與二右=0丨，￡丨=4 =Q2，1丨=4 =〇丨，與=!?〗二這，最大交疊規(guī)則組R的模糊規(guī) 則數(shù)為4。附圖2中，SjPSmax以及TjPTmax*別為基地和航母上備件的期望數(shù)量和最大數(shù)量。
[0085] 模糊規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(5)、模糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定 器(6)、模糊規(guī)則3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(7)和模糊規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器 (8)根據(jù)備件儲存量隸屬區(qū)域信息產(chǎn)生系統(tǒng)參數(shù)信息Ai，Bi，Ci，Di，Ei，Bu，Du，i = 1，2，3，4， 傳遞給備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器（9)和備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器 (10)。通過以下過程獲得模糊魯棒控制參數(shù)Kn，K 12，K13，Kw和Km，Km，Km，K?i。
[0086] 當(dāng)滿足以下條件時，存在狀態(tài)反饋控制率，&和尾可以使得模 糊系統(tǒng)在性能指標(biāo)Y下是魯棒漸進穩(wěn)定的:對于輸入采用雙交疊模糊劃分的非線性模糊系 統(tǒng)，當(dāng)給定的參數(shù)y >〇,如果存在Pi和Qi(Pi和Qi為對稱正定陣），對稱正定矩陣Xi、矩陣Yn、 Ym，滿足以下對稱線性矩陣不等式組。 '-Pi+ Q, 〇 〇 Q-D^ 0 -c?丨 0 -B,K, -DnKti
[0087] 0: 0 -;/ 2/ B,wi 0 <0,ie / A-BiKi -B,K, Bwi -P； { 0 C^-D^K： -A,/c;l 0 0 -I.
2
[0091 ]式中，Ic為0C中包含的規(guī)則序號集，0C為第c個最大交疊規(guī)則組， /=i 為第j個輸入變量的模糊分劃數(shù)。
[0092]參數(shù)y表示系統(tǒng)對備件供應(yīng)響應(yīng)時間和外部需求擾動的抑制程度：
[0094]式中，| | ? | |2為函數(shù)的12[0，-0范數(shù)。上式描述了備件供應(yīng)系統(tǒng)從備件消耗需求 變量V( k)到輸出總代價z (k)的系統(tǒng)增益。
[0095]穩(wěn)定條件如下：當(dāng)V(k) =0時，模糊系統(tǒng)是漸進穩(wěn)定的；當(dāng)V(k)辛0時，零初始條件 下，任意外部擾動均滿足丨卜(/c)||> / ,系統(tǒng)在Y下是魯棒穩(wěn)定的。
[0096] 備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器(9)和備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器 (10)根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)信息產(chǎn)生控制參數(shù)信息，傳遞給備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器(11)和供應(yīng) 期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器(12)?？刂屏縐(k)和U(k_ ai)根據(jù) {_/(/() = -之./^.丨六（/()，。'(/(- "丨）：-乞/7,.尤,.義(/(丨一aj確定。 /-I i 二1
[0097] 備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（11)和供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（12)根 據(jù)控制參數(shù)信息和備件儲存量信息產(chǎn)生控制量，傳遞給艦載機備件供應(yīng)器（1)和艦載機備 件供應(yīng)代價器(2)，調(diào)整艦載機備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量，更新基地和航母上的艦載機備件儲存 量。 「0. .0。
[0098] 主要參數(shù)選擇4*1000個，Smax為5000個，1^*500個，Tmax為 1500個。為=。^， L〇 〇_ ~0 0] 「1 〇1 「1 〇1 ' ' 「1 -1： 1 「1-1] _〇 ij 3： [o oj L° 3 l+戶」… L° 1 _ 0 ] ? 〇2一[ 0 Cs2 ] ? C3 一[ Csl 0 ] ? C4 一[Csl Cs2]，Dl -[ Cn C0+C00 ] ? D2 一[ 0n C0] ? D3 一[Cp C0+C00]， 「00] 「0 0] D4=[Cp。。]，盡=五2 =馬=五4 = [0 -屯葉0】」，此=Dl3=[o c01]， Dl2 = Dl5=[0 C。]。&1為基地備件單位儲存成本，為50美元;Cs2為航母上備件單位儲存成本， 為100美元;C。為航母的備件單位正常請求成本，為600美元;Col為航母的備件單位按需請求 成本，為1000美元;^為基地正常生產(chǎn)條件下的備件單位生產(chǎn)成本，為500美元;(^為基地按 需生產(chǎn)條件下的備件單位生產(chǎn)成本，為900美元;c。。為向其余備件供應(yīng)處備件單位請求成 本，為800美元;0為向其余備件供應(yīng)處備件請求比例，為0.4; (^為5天。備件消耗需求為正態(tài) 分布型，即vdk)滿足N(300，102)。
[0099]仿真結(jié)果見附圖3-圖5。
[0100]通過對仿真曲線和數(shù)據(jù)分析后可以看出，在本發(fā)明提出的模糊魯棒控制作用下， 備件消耗需求均方差為10,模糊魯棒控制的系統(tǒng)總代價方差為0.1，說明模糊魯棒控制對系 統(tǒng)總代價的波動抑制倍數(shù)為100倍，所以模糊魯棒對于含有不確定需求和備件供應(yīng)響應(yīng)時 間的備件供應(yīng)總代價波動抑制較好，同時控制量和備件儲存數(shù)量波動較小。仿真結(jié)果表明， 模糊魯棒控制可以使備件生產(chǎn)速率與期望消耗速率相匹配，一方面避免了備件生產(chǎn)速率太 慢導(dǎo)致航母缺少備件，另一方面避免了備件生產(chǎn)速率太快造成備件堆積而使倉庫變得擁 擠。同時，模糊魯棒控制策略響應(yīng)較快，控制量較小，備件儲存量波動較小，保證了航母備件 供應(yīng)及時和充足，從而保證了艦載機完好率和提高了航母持續(xù)作戰(zhàn)能力。
【主權(quán)項】
1. 一種基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)，包括艦載機備件供應(yīng)器 (1)，艦載機備件供應(yīng)代價器(2)，基地備件儲存量模糊劃分器(3)，航母上備件儲存量模糊 劃分器(4)，模糊規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(5)，模糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè) 定器(6)，模糊規(guī)則3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(7)，模糊規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定 器(8)，備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器(9)，備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器（10)， 備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器(11 )，供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器(12 )，其特征在于： 艦載機備件供應(yīng)器（1)的基地備件儲存量和航母上備件儲存量經(jīng)過基地備件儲存量模 糊劃分器(3)和航母上備件儲存量模糊劃分器(4)確定各自隸屬區(qū)域； 基地備件儲存量模糊劃分器(3)和航母上備件儲存量模糊劃分器(4)將模糊劃分得到 隸屬區(qū)域傳遞給模糊規(guī)則1的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(5)、模糊規(guī)則2的備件供應(yīng)系統(tǒng)參 數(shù)設(shè)定器(6)、模糊規(guī)則3的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定器(7)和模糊規(guī)則4的備件供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù) 設(shè)定器(8)確定艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)； 備件的模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器(9)和備件供應(yīng)期內(nèi)模糊魯棒控制參數(shù)調(diào)節(jié)器(10)通 過艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)得到控制參數(shù)； 備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（11)和供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（12)利用控 制參數(shù)和艦載機備件儲存量得到控制量； 備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（11)和供應(yīng)期內(nèi)備件生產(chǎn)量和供應(yīng)量控制器（12)將控制 量傳遞給艦載機備件供應(yīng)器，同時艦載機備件供應(yīng)代價器(2)得到系統(tǒng)代價。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)， 其特征在于:所述的隸屬區(qū)域指:對基地備件儲存量 X1(k)和航母上備件儲存量yi(k)進行模 糊劃分得到按照雙交疊模糊分劃的條件設(shè)4= G = ，爲(wèi)=4二d # = 4二以， 最大交疊規(guī)則組R的模糊規(guī)則數(shù)為4，Si為基地備件的期望數(shù)量、smax為基地備件的最大數(shù) 量、η為航母上備件的期望數(shù)量、T max為航母上備件的最大數(shù)量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)， 其特征在于:所述的對基地備件儲存量XI (k)和航母上備件儲存量yi(k)通過如下動態(tài)方程 進行更新：其中，在k時刻，X1 (k)為基地備件儲存量，yi(k)為航母上備件儲存量;m(k)為基地備件 生產(chǎn)數(shù)量，un(k)為航母向基地請求的備件數(shù)量，unU-aO為備件供應(yīng)響應(yīng)延遲期內(nèi)的備件 供應(yīng)數(shù)量;W為備件供應(yīng)響應(yīng)延遲期; V1(k)為航母上備件消耗數(shù)量，V1(k)是不確定外部擾 動變量。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)， 其特征在于:所述的艦載機備件供應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)Ai，Bi，Ci，Di，Ei，Bu，Du，i = 1，2，3，4是通過 如下解算得到的：其中，Plant Rule i，i = 1，2，3，4為第i條備件數(shù)量轉(zhuǎn)換模糊規(guī)則;L為模糊集合;V(k) 彡0為k時刻的備件消耗;XT(k) = [X1 (k)，yi (k)]為各節(jié)點的備件數(shù)量的狀態(tài)變量;UT(k)= [m(k)，Ull(k)]為備件生產(chǎn)和備件供應(yīng)數(shù)量的控制變量，UT(k-ai) = [0，Ull(k-ai)]為備件供 應(yīng)響應(yīng)期內(nèi)備件供應(yīng)數(shù)量的控制變量;￥'1〇 = [0^1(1〇]為備件消耗的不確定外部需求變 量;z(k)為該非線性系統(tǒng)的代價輸出變量;仏為備件儲存量狀態(tài)的系數(shù)矩陣;為備件生產(chǎn) 和請求的系數(shù)矩陣;Bu為備件供應(yīng)響應(yīng)期內(nèi)控制變量的系數(shù)矩陣為備件儲存代價的系 數(shù)矩陣;Di為備件生產(chǎn)和請求的系數(shù)矩陣;Du為備件供應(yīng)響應(yīng)期對總成本影響的系數(shù)矩陣； EiS備件消耗的系數(shù)矩陣為第i條模糊規(guī)則 的隸屬度，i = 1，2，3，4為模糊規(guī)則數(shù)，A (Y 0?為X(k)的隸屬度函數(shù)，j = 1，2為所含分量 數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)， 其特征在于:所述的控制參數(shù)為模糊魯棒控制參數(shù)Kn，K12，K13，Km和Km，Km，Km，Κ4?ι，式中，I。為0。中包含的規(guī)則序號集，0。為第c個最大交疊規(guī)則組，為第j個輸入變量的模糊分劃數(shù)； 參數(shù)γ表示系統(tǒng)對備件供應(yīng)響應(yīng)時間和外部需求擾動的抑制程度：式中，11 · 112為函數(shù)的?2[ο，°°)范數(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊魯棒的艦載機備件生產(chǎn)和供應(yīng)動態(tài)控制系統(tǒng)， 其特征在于:所述的控制量U(k)和u(k-ai)為：
【文檔編號】G05B13/02GK105929685SQ201610312432
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】夏國清, 欒添添, 孫明曉
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)