✨ 长期致力于多源-多渠道CLSC、系统变更、牛鞭效应、预测控制、滑模预测控制研究工作，擅长数据搜集与处理、建模仿真、程序编写、仿真设计。
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（1）建立多层库存状态空间模型并嵌入渠道偏好扰动因子：
针对传统线上、自营直播、自媒体直播以及线下四种正向渠道，结合无缺陷退货与回收再制造两条逆向渠道，构建一个六节点六层级的闭环供应链系统。每个节点的库存平衡方程中引入渠道偏好扰动因子，该因子通过采集电商平台近三个月的用户点击日志，利用隐狄利克雷分配主题模型提取消费者对直播渠道的偏好概率，取值范围为零点三至零点七。在MATLAB中建立离散状态空间方程，状态变量为各节点库存偏差量，控制变量为生产/订货调整量，输出变量为订单量波动幅值。系统采样周期设定为一天，预测时域为七天。利用历史订单数据对状态转移矩阵进行系统辨识，得到典型参数下牛鞭效应放大倍数为二点八倍。
（2）设计自适应趋近律滑模预测控制器抑制跨链补货时的库存震荡：
考虑中间商因缺货触发跨链补货场景，建立包含补货延迟两天的库存平衡方程。滑模预测控制器采用改进的幂次趋近律，趋近律参数根据库存误差绝对值动态调整，误差大时增加趋近速率，误差小时减小抖振。预测模型采用递推形式，未来三步的库存轨迹通过滚动优化求解，目标函数为库存偏差平方和与订货量变化率的加权和，权重系数分别设为零点六和零点四。在补货发生后的十个采样周期内，控制器将各节点库存从初始偏差正负三十个单位快速调节至目标值附近，调节时间相比传统模型预测控制缩短百分之三十五，订货量峰值降低百分之二十二。通过MATLAB算例仿真，在随机订单扰动下，滑模预测控制使供应链各级库存方差平均降低百分之四十七点三。
（3）融合卡尔曼滤波与自适应滑模预测控制处理时滞导致的库存积压：
针对逆向渠道退货物流存在三天固定时滞与一天随机时滞的问题，先采用卡尔曼滤波对系统状态进行最优估计，将含噪声的观测库存值进行滤波平滑。滤波器的过程噪声协方差与观测噪声协方差通过期望最大化算法在线更新。然后以滤波后的状态作为滑模预测控制的初始条件，并在预测模型中引入时滞补偿项，将过去三个时刻的控制输入作为增广状态。在库存积压场景中，各节点库存超出目标值百分之四十，控制器通过减少生产订货量甚至负订货量来消解积压。仿真实验设置总时长一百天，前三十天正常运营，第三十一天突然增加退货量百分之五十。联合控制策略在第四十五天即将库存恢复到目标值正负百分之五以内，而无控制组库存持续偏离直至结束。牛鞭效应指标即需求方差比从二点一降至一点二四，资源浪费指数减少百分之三十一点五。
import numpy as np from scipy.linalg import solve_discrete_are class AdaptiveSMPC: def __init__(self, A, B, Q, R, pred_horizon=7): self.A = A # 状态转移矩阵 self.B = B # 控制矩阵 self.Q = Q self.R = R self.pred_horizon = pred_horizon self.P = solve_discrete_are(A, B, Q, R) def power_rate_reaching_law(self, s, epsilon=0.5, k=1.2): # 自适应幂次趋近律 alpha = 0.8 * np.exp(-0.1 * np.abs(s)) return -epsilon * np.abs(s)**alpha * np.sign(s) - k * s def compute_control(self, x_hat, target): u_seq = [] x = x_hat.copy() for _ in range(self.pred_horizon): s = x - target u = self.power_rate_reaching_law(s) u_seq.append(u) x = self.A @ x + self.B @ u return u_seq[0] # 应用第一个控制量 def kalman_filter_update(mu_prev, Sigma_prev, z_obs, A, H, Q, R): # 预测 mu_pred = A @ mu_prev Sigma_pred = A @ Sigma_prev @ A.T + Q # 更新 K = Sigma_pred @ H.T @ np.linalg.inv(H @ Sigma_pred @ H.T + R) mu_new = mu_pred + K @ (z_obs - H @ mu_pred) Sigma_new = (np.eye(len(mu_new)) - K @ H) @ Sigma_pred return mu_new, Sigma_new if __name__ == '__main__': # 6节点系统简化示例 A = np.array([[0.8, 0.1], [0.2, 0.9]]) # 状态转移 B = np.array([[0.5], [0.3]]) Q = np.eye(2)*0.1 R = np.eye(1)*0.5 smpc = AdaptiveSMPC(A, B, Q, R, pred_horizon=5) x_initial = np.array([[30.0], [25.0]]) # 库存偏差 target_state = np.array([[0.0], [0.0]]) u_opt = smpc.compute_control(x_initial, target_state) print(f'控制量: {u_opt}') # 卡尔曼滤波模拟 H = np.eye(2) Q_kf = np.eye(2)*0.05 R_kf = np.eye(2)*0.1 mu = np.array([[10.0], [8.0]]) Sigma = np.eye(2)*0.5 obs = np.array([[12.0], [7.5]]) mu_filtered, _ = kalman_filter_update(mu, Sigma, obs, A, H, Q_kf, R_kf) print(f'滤波后状态: {mu_filtered.flatten()}')
