模型预测控制在民航库存管理上的应用

论文摘要

本文对航材库存系统的最小成本库存控制问题进行研究。航材库存控制是民用航空机务维修管理的重要内容,以民航飞机轮胎损耗为例,将较长时期的轮胎损耗过程视为随机过程,对采集的轮胎损耗数据进行分析,建立过程和系统模型,在此基础上采用工程控制论设计航材库存优化系统。研究在保证航材供应的条件下,减小库存成本的动态控制方法。并以轮胎等常用航材库存为例定量地进行采购(翻修)、库存、维修系统设计,实现航材库存管理系统优化运行。分析轮胎损耗过程并确定其统计规律,在此基础上用最小方差控制和模型预测控制理论进行了库存系统设计。仿真结果表明这两种控制方法可以控制库存的方差,使其合理地减小,从而达到在保证航空安全条件下,使平均库存量减小,减小高价值的航材库存的目的。采用最小方差控制理论和模型预测控制理论对系统进行分析和设计,适当选择设计参数,保证系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。重点研究了最小方差控制方法以及动态矩阵的模型预测控制方法,同时深入研究了这两种方法在航材库存控制问题中的应用。通过MATLAB仿真,给出了实施控制策略前后对应的库存控制结果,对仿真结果进行了分析。仿真结果表明航材库存控制系统基于最小方差控制理论和模型预测控制理论的分析和设计是合理的,为航空公司的航材库存优化提供理论依据以及新思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 库存控制概述
• 1.3 航材库存控制研究意义
• 1.4 国内外航空公司航材库存控制研究现状综述
• 1.5 研究方法简介
• 1.5.1 最小方差控制方法
• 1.5.2 模型预测控制方法
• 1.6 本文的主要工作和内容
• 第二章 模型预测控制（MPC）介绍
• 2.1 模型预测控制（MPC）概述
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 模型预测控制的基本原理与结构
• 2.2 模型预测控制的发展现状
• 2.2.1 多变量模型预测控制
• 2.2.2 约束模型预测控制
• 2.2.3 鲁棒模型预测控制
• 2.2.4 非线性模型预测控制
• 2.2.5 与其他控制算法相结合的模型预测控制
• 2.3 模型预测控制（MPC）的算法
• 2.3.1 算法概述
• 2.3.2 模型预测控制的特点
• 第三章 航材库存控制系统的数学模型简述
• 3.1 航材库存控制系统简介
• 3.2 研究内容
• 3.2.1 研究思路
• 3.2.2 建模
• 3.2.3 问题求解方法
• 3.3 航材库存数据分析
• 3.3.1 飞机轮胎消耗定性分析
• 3.3.2 航空公司轮胎损耗统计和分析
• 3.3.3 小结
• 3.4 航材库存控制系统的建模
• 3.4.1 库存过程模型
• 3.4.2 轮胎补充过程模型
• 3.4.3 轮胎损耗过程模型
• 3.4.4 系统模型
• 第四章 基于最小方差控制理论的航材库存模型的设计
• 4.1 最小方差控制简介
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 基本概念
• 4.1.3 ARMA模型的最优预测
• 4.2 最小方差控制策略
• 4.3 航材库存系统最小方差控制模型
• 4.3.1 库存过程模型
• 4.3.2 轮胎补充过程模型
• 4.3.3 轮胎损耗过程模型
• 4.3.4 最小方差控制系统模型
• 4.4 最小方差控制器设计及仿真
• 4.4.1 控制器设计及仿真
• 4.4.2 结果分析
• 4.5 小结
• 第五章 模型预测控制（MPC）及在航材库存管理上的应用
• 5.1 动态矩阵控制（DMC）的基本原理
• 5.2 DMC参数设计
• 5.3 基于模型预测控制理论的库存控制模型设计
• 5.3.1 库存过程模型
• 5.3.2 轮胎补充过程模型
• 5.3.3 轮胎损耗过程模型
• 5.3.4 系统模型
• 5.3.5 优化目标
• 5.4 模型预测控制器的设计及仿真
• 5.4.1 模型预测控制器的数学模型
• 5.4.2 仿真结果与分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介