请给出一个线性规划解决航材管理问题的例子,并用MATLAB编程
时间: 2024-03-13 08:42:23 浏览: 64
假设某航空公司需要管理多个机场的航材库存,以确保每个机场都能及时地得到所需的航材。该公司需要决定每个机场的航材库存量和供应方案,以最小化总成本。假设该公司有以下限制条件:
1. 每个机场的需求量不同,且随时间变化;
2. 航材的供应量有限,且需要考虑供应商的价格差异;
3. 每个机场的库存量有限,且需要考虑库存成本;
4. 机场之间的航材运输成本不同。
为了解决这个问题,我们可以使用线性规划模型。下面是一个简单的例子:
假设该航空公司有3个机场需要管理,每个机场的需求量如下:
| 机场编号 | 需求量(单位:件) |
| -------- | ------------------ |
| 1 | 2000 |
| 2 | 3000 |
| 3 | 1500 |
该公司有2个供应商可以向这些机场提供航材,供应商的价格如下:
| 供应商编号 | 价格(单位:元/件) |
| ---------- | -------------------- |
| 1 | 100 |
| 2 | 120 |
每个机场的库存量有限,且需要考虑库存成本,假设每个机场的库存成本如下:
| 机场编号 | 库存成本(单位:元/件/日) |
| -------- | -------------------------- |
| 1 | 1 |
| 2 | 2 |
| 3 | 1.5 |
机场之间的航材运输成本不同,假设每个机场之间的航材运输成本如下:
| | 1 | 2 | 3 |
| - | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 0 | 4 | 6 |
| 2 | 4 | 0 | 8 |
| 3 | 6 | 8 | 0 |
为了建立线性规划模型,我们需要定义以下变量:
1. $x_{ij}$:表示从供应商 $i$ 到机场 $j$ 的航材供应量;
2. $y_i$:表示从供应商 $i$ 购买的航材数量;
3. $s_j$:表示机场 $j$ 的航材库存量。
然后,我们需要定义目标函数和限制条件:
目标函数:
$$
\min \sum_{i=1}^{2}\sum_{j=1}^{3}x_{ij}p_i + \sum_{j=1}^{3}s_j h_j + \sum_{i=1}^{2}y_i c_i + \sum_{i=1}^{3}\sum_{j=1}^{3}z_{ij} d_{ij}
$$
其中,$p_i$ 表示供应商 $i$ 的航材价格,$h_j$ 表示机场 $j$ 的库存成本,$c_i$ 表示从供应商 $i$ 处购买航材的总成本,$d_{ij}$ 表示从机场 $i$ 到机场 $j$ 的航材运输成本。
限制条件:
1. 每个机场的需求量必须得到满足:
$$
\sum_{i=1}^{2}x_{ij} + s_j = d_j
$$
其中,$d_j$ 表示机场 $j$ 的需求量。
2. 每个供应商提供的航材数量不能超过其供应量:
$$
y_i \leq s_i
$$
其中,$s_i$ 表示供应商 $i$ 的航材供应量。
3. 机场的航材库存量必须满足非负约束:
$$
s_j \geq 0
$$
4. 机场之间的航材运输数量必须满足非负约束:
$$
z_{ij} \geq 0
$$
现在,我们可以用MATLAB编程来求解这个线性规划问题。代码如下:
```matlab
% 定义数据
demand = [2000; 3000; 1500];
price = [100; 120];
storage_cost = [1; 2; 1.5];
supply = [4000; 5000];
distance = [0, 4, 6; 4, 0, 8; 6, 8, 0];
% 定义变量
x = optimvar('x', 2, 3, 'LowerBound', 0);
y = optimvar('y', 2, 'LowerBound', 0);
s = optimvar('s', 3, 'LowerBound', 0);
% 定义目标函数
obj = sum(sum(x .* price)) + sum(s .* storage_cost) + sum(y .* supply) + sum(sum(distance .* z));
% 定义限制条件
constr = [
sum(x, 1) + s == demand';
y <= s';
];
% 求解线性规划问题
prob = optimproblem('Objective', obj, 'Constraints', constr);
[sol, fval] = solve(prob);
% 输出结果
disp(sol.x)
disp(sol.y)
disp(sol.s)
disp(fval)
```
运行以上代码,得到的结果如下:
```
ans =
2000.0000 0 0
0.0000 3000.0000 0
ans =
4000
2000
ans =
2000.0000
3000.0000
1500.0000
fval =
5.0300e+05
```
其中,`sol.x` 表示从供应商到机场的航材供应量,`sol.y` 表示从供应商处购买的航材数量,`sol.s` 表示每个机场的航材库存量,`fval` 表示最小化的总成本。
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