一种基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应动态控制系统技术方案

本发明专利技术设计的是一种考虑舰载机备件供应响应时间和不确定需求的基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应控制系统。包括舰载机备件供应器，舰载机备件供应代价器，基地备件储存量模糊划分器，航母上备件储存量模糊划分器，模糊规则的备件供应系统参数设定器，模糊规则的备件供应系统参数设定器，模糊规则的备件供应系统参数设定器，模糊规则的备件供应系统参数设定器，备件的模糊鲁棒控制参数调节器，备件供应期内模糊鲁棒控制参数调节器，备件生产量和供应量控制器，供应期内备件生产量和供应量控制器。本发明专利技术能够保持舰载机备件供应代价和备件储存量的稳定，避免舰载机备件供应系统的振荡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种考虑舰载机备件供应响应时间和不确定需求的基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应控制系统。
技术介绍
航空母舰作为海上作战的重要组成，需要研究如何提高航母作战能力。舰载机是航母作战的主要方式。舰载机完好率是保证航母持续作战能力的基本条件，舰载机的备件供应是影响舰载机完好率的一个重要因素。航母备件供应的重要性取决于预先通知时间长短和航空母舰供应军官与航空联队维修军官的预判能力及反应和行动速度。虽然请求的备件可能正好是作业所需，可以大幅增加航空母舰与航空联队的战备和持续作战能力，但会增加备件供应系统压力。数据表明如果等待备件非完好率能够降低，舰载机本身的架次能力将提高10％～20％。因此，对具有不确定性因素和备件供应响应时间的舰载机备件供应的控制研究，有着十分重要的理论意义和实际应用价值。目前，大多数文献基于概率论的方法研究了备件供应系统的建模。K.B.Yoon，2007将METRIC模型应用到航空装备以及舰艇装备备件库存管理中，建立了相应的备件维修供应的两级库存分配模型。R.J.Basten，2009采用网络模型研究了修理级别费用、资源分配问题，维修等级分析决策影响系统设计、维修规划和综合后期保障资源的决策。J.S.Kim，2000利用M/M/c排队模型研究了多级可修备件的库存分配问题。J.A.Rappold，2009基于有限维修渠道建立了单项可修复件库存整数规划模型。M.Bijvank，2010在服务能力约束下，研究了备件订购问题。以上文献应用概率论描述备件供应，最终只能给出系统稳定时的静态指标，如缺货率和费用等，能够提供最优配置方案，但是较少文献考虑备件供应时间对系统的动态影响。此外，对于具有不确定干扰和备件响应时间的非线性备件供应系统，不确定干扰和备件响应时间的存在往往会造成系统的振荡，甚至可能导致整个系统不稳定。X.Y.Huang，2009运用鲁棒控制方法研究了一组闭环供应系统动态模型，得到系统的最优库存补货控制策略，该补货策略可以抑制闭环供应运作过程中的不确定性影响。X.X.Lin，2004研究了边界不确定的供应链生产调度问题的鲁棒优化方法。X.Y.Huang，2007针对再制造系统运作过程中的不确定问题，建立了一类参数不确定的再制造动态系统模型，并给出了这些模型的鲁棒控制策略，通过库存状态的反馈控制，抑制了动态系统的不确定干扰。M.Laumanns，2006考虑了顾客需求外部扰动环境以及供应系统运作的约束条件和成本最小的目标函数，求解了供应链库存的鲁棒最优控制。虽然已经有大量文献研究了供应问题的鲁棒控制，然而，较少文献考虑到含有备件供应响应时间的舰载机备件供应系统的模糊鲁棒控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种考虑舰载机备件供应响应时间和不确定需求的基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应动态控制系统。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应动态控制系统，包括舰载机备件供应器1，舰载机备件供应代价器2，基地备件储存量模糊划分器3，航母上备件储存量模糊划分器4，模糊规则1的备件供应系统参数设定器5，模糊规则2的备件供应系统参数设定器6，模糊规则3的备件供应系统参数设定器7，模糊规则4的备件供应系统参数设定器8，备件的模糊鲁棒控制参数调节器9，备件供应期内模糊鲁棒控制参数调节器10，备件生产量和供应量控制器11，供应期内备件生产量和供应量控制器12，舰载机备件供应器1的基地备件储存量和航母上备件储存量经过基地备件储存量模糊划分器3和航母上备件储存量模糊划分器4确定各自隶属区域；基地备件储存量模糊划分器3和航母上备件储存量模糊划分器4将模糊划分得到隶属区域传递给模糊规则1的备件供应系统参数设定器5、模糊规则2的备件供应系统参数设定器6、模糊规则3的备件供应系统参数设定器7和模糊规则4的备件供应系统参数设定器8确定舰载机备件供应系统的参数；备件的模糊鲁棒控制参数调节器9和备件供应期内模糊鲁棒控制参数调节器10通过舰载机备件供应系统的参数得到控制参数；备件生产量和供应量控制器11和供应期内备件生产量和供应量控制器12利用控制参数和舰载机备件储存量得到控制量；备件生产量和供应量控制器11和供应期内备件生产量和供应量控制器12将控制量传递给舰载机备件供应器，同时舰载机备件供应代价器2得到系统代价。所述的隶属区域指：对基地备件储存量x1(k)和航母上备件储存量y1(k)进行模糊划分得到第一基地备件储存量隶属区域 Q 1 1 ( x 1 ( k ) ) = Q 1 1 = { 1 , x 1 ( k ) < 0 1 - x 1 ( k ) / S 1 , 0 ≤ x 1 ( k ) < S 1 0 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应动态控制系统，包括舰载机备件供应器(1)，舰载机备件供应代价器(2)，基地备件储存量模糊划分器(3)，航母上备件储存量模糊划分器(4)，模糊规则1的备件供应系统参数设定器(5)，模糊规则2的备件供应系统参数设定器(6)，模糊规则3的备件供应系统参数设定器(7)，模糊规则4的备件供应系统参数设定器(8)，备件的模糊鲁棒控制参数调节器(9)，备件供应期内模糊鲁棒控制参数调节器(10)，备件生产量和供应量控制器(11)，供应期内备件生产量和供应量控制器(12)，其特征在于：舰载机备件供应器(1)的基地备件储存量和航母上备件储存量经过基地备件储存量模糊划分器(3)和航母上备件储存量模糊划分器(4)确定各自隶属区域；基地备件储存量模糊划分器(3)和航母上备件储存量模糊划分器(4)将模糊划分得到隶属区域传递给模糊规则1的备件供应系统参数设定器(5)、模糊规则2的备件供应系统参数设定器(6)、模糊规则3的备件供应系统参数设定器(7)和模糊规则4的备件供应系统参数设定器(8)确定舰载机备件供应系统的参数；备件的模糊鲁棒控制参数调节器(9)和备件供应期内模糊鲁棒控制参数调节器(10)通过舰载机备件供应系统的参数得到控制参数；备件生产量和供应量控制器(11)和供应期内备件生产量和供应量控制器(12)利用控制参数和舰载机备件储存量得到控制量；备件生产量和供应量控制器(11)和供应期内备件生产量和供应量控制器(12)将控制量传递给舰载机备件供应器，同时舰载机备件供应代价器(2)得到系统代价。...

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应动态控制系统，包括舰载机备件供应器(1)，舰载机备件供应代价器(2)，基地备件储存量模糊划分器(3)，航母上备件储存量模糊划分器(4)，模糊规则1的备件供应系统参数设定器(5)，模糊规则2的备件供应系统参数设定器(6)，模糊规则3的备件供应系统参数设定器(7)，模糊规则4的备件供应系统参数设定器(8)，备件的模糊鲁棒控制参数调节器(9)，备件供应期内模糊鲁棒控制参数调节器(10)，备件生产量和供应量控制器(11)，供应期内备件生产量和供应量控制器(12)，其特征在于：舰载机备件供应器(1)的基地备件储存量和航母上备件储存量经过基地备件储存量模糊划分器(3)和航母上备件储存量模糊划分器(4)确定各自隶属区域；基地备件储存量模糊划分器(3)和航母上备件储存量模糊划分器(4)将模糊划分得到隶属区域传递给模糊规则1的备件供应系统参数设定器(5)、模糊规则2的备件供应系统参数设定器(6)、模糊规则3的备件供应系统参数设定器(7)和模糊规则4的备件供应系统参数设定器(8)确定舰载机备件供应系统的参数；备件的模糊鲁棒控制参数调节器(9)和备件供应期内模糊鲁棒控制参数调节器(10)通过舰载机备件供应系统的参数得到控制参数；备件生产量和供应量控制器(11)和供应期内备件生产量和供应量控制器(12)利用控制参数和舰载机备件储存量得到控制量；备件生产量和供应量控制器(11)和供应期内备件生产量和供应量控制器(12)将控制量传递给舰载机备件供应器，同时舰载机备件供应代价器(2)得到系统代价。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应动态控制系统，其特征在于：所述的隶属区域指：对基地备件储存量x1(k)和航母上备件储存量y1(k)进行模糊划分得到第一基地备件储存量隶属区域 Q 1 1 ( x 1 ( k ) ) = Q 1 1 = 1 , x 1 ( k ) < 0 1 - x 1 ( k ) / S 1 , 0 ≤ x 1 ( k ) < S 1 0 , x 1 ( k ) ≥ S 1 , ]]>第二基地备件储存量隶属区域 Q 1 2 ( x 1 ( k ) ) = Q 1 2 = 1 , S 1 ≤ x 1 ( k ) < S m a x x 1 ( k ) / S 1 , 0 ≤ x 1 ( k ) < S 1 0 , x 1 ( k ) < 0 , ]]>第一航母上备件储存量隶属区域 Q 2 1 ( y 1 ( k ) ) = Q 2 1 = 1 , y 1 ( k ) < 0 1 - y 1 ( k ) / T 1 , 0 ≤ y 1 ( k ) < T 1 0 , y 1 ( k ) ≥ T 1 , ]]>第二航母上备件储存量隶属区域 Q 2 2 ( y 1 ( k ) ) = Q 2 2 = 1 , T 1 ≤ y 1 ( k ) < T m a x y 1 ( k ) / T 1 , 0 ≤ y 1 ( k ) < T 1 0 , y 1 ( k ) < 0 , ]]>按照双交叠模糊分划的条件设最大交叠规则组R的模糊规则数为4，S1为基地备件的期望数量、Smax为基地备件的最大数量、T1为航母上备件的期望数量、Tmax为航母上备件的最大数量。3.根据权利要求1所述的一种基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应动态控制系统，其特征在于：所述的对基地备件储存量x1(k)和航母上备件储存量y1(k)通过如下动态方程进行更新： x 1 ( k + 1 ) = x 1 ( k ) + u 1 ( k ) - u 11 ( k ) y 1 ( k + 1 ) = y 1 ( k ) + u 11 ( k ) + u 11 ( k - α 1 ) - v 1 ( k ) ]]>其中，在k时刻，x1(k)为基地备件储存量，y1(k)为航母上备件储存量；u1(k)为基地备件生产数量，u11(k)为航母向基地请求的备件数量，u11(k-α1)为备件供应响应延迟期内的备件供应数量；α1为备件供应响应延迟期；v1(k)为航母上备件消耗数量，v1(k)是不确定外部扰动变量。4.根据权利要求1所述的一种基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应动态控制系统，其特征在于：所述的舰载机备件供应系统的参数Ai,Bi,Ci,Di,Ei,B1i,D1i，i＝1,2,3,4是通过如下解算得到的：Plant Rule 1:if x1(k) is and y1(k) is then X ( k + 1 ) = Σ i = 1 4 h i ( X ( k ) ) [ A 1 X ( k ) + B 1 U ( k ) + B 11 U ( k - α 1 ) + E 1 V ( k ) ] , ]]> z ( k ) = Σ i = 1 4 h i ( X ( k ) ) [ C 1 X ( k ) + D 1 U ( k ) + D 11 U ( k - α 1 ) ] ]]>Plant Rule 2:if x1(k) is and y1(k) is then X ( k + 1 ) = Σ i = 1 4 h i ( X ( k ) ) [ A 2 X ( k ) + B 2 U ( k ) + B 21 U ( k - α 1 ) + E 2 V ( k ) ] , ]]> z ( k ) = Σ i = 1 4 h i ( X ( k ) ) [ C 2 X ( k ) + D 2 U ( k ) + D 21 U ( k - α 1 ) ] ]]>Plant Rule 3:if x1(k) is and y1(k) is then X ( k + 1 ) = Σ i = 1 4 h i ( X ( k ) ) [ A 3 X ( k ) + B 3 U ( k ) + B 31 U ( k - α 1 ) + E 3 V ( k ) ] , ]]> z ( k ) = Σ i = 1 4 h i ( X ( k ) ) [ C 3 X ( k ) + D 3 U ( k ) + D 31 U ( k - α 1 ) ] ]]>Plant Rule 4:if x1(k) is and y1(k) is then X ( k + 1 ) = Σ i = 1 4 h i ( X ( k ) ) [ A 4 X ( k ) + B 4 U ( k ) + B 41 U ( k - α 1 ) + E 4 V ( k ) ] , ]]> z ( k ) = Σ i = 1 4 h i ( X ( k ) ) [ C 4 X ( k ) + D 4 U ( k ) + D 41 U ( k - α 1 ) ] ]]>其中，Plant Rule i，i＝1,2,3,4为第i条备件数量转换模糊规则；L为模糊集合；V(k)≥0为k时刻的备件消耗；XT(k)＝[x1(k),y1(k)]为各节点的备件数量的状态变量；UT(k)＝[u1(k),u11(k)]为备件生产和备件供应数量的控制变量，UT(k-α1)＝[0,u11(k-α1)]为备件供应响应期内备件供应数量的控制变量；VT(k)＝[0,v1(k)]为备件消耗的不确定外部需求变量；z(k)为该非线性系统的代价输出变量；Ai为备件储存量状态的系数矩阵；Bi为备件生产和请求的系数矩阵；Bi1为备件供应响应期内控制变量的系数矩阵；Ci为备件储存代价的系数矩阵；Di为备件生产和请求的系数矩阵；Di1为备件供应响应期对总成本影响的系数矩阵；Ei为备件消耗的系数矩阵；为第i条模糊规则的隶属度，i＝1,2,3,4为模糊规则数，为X(k)的隶属度函数，j＝1,2为所含分量数。5.根据权利要求1所述的一种基于模糊鲁棒的舰载机备件生产和供应动态控制系统，其特征在于：所述的控制参数为模糊鲁棒控制参数K11,K12,K13,K14和K111,K211,K311,K411，和 - P 1 + Q 1 0 0 A i - B i K i C i - D i K i 0 - Q 1 0 - B i 1 K i 1 - D i 1 K i 1 0 0 - γ 2 I B w i 0 A i - B i K i - B i 1 K i 1 B w i - P 1 - 1 0 C i - D i K i - D i 1 K i 1 0 0 - I < 0 , i ∈ I c ]]> - X 1 + X 1 Q 1 X 1 0 0 A i X 1 - B i Y i 1 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏国清，栾添添，孙明晓，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23