航班延误是全球民航业共同面临的一个严峻问题，是涉及民航空中交通管理部门、航空公司、机场及管理当局的综合性问题，因此希望单纯的依赖于某个部门解决该问题是不切实际的。本文以航班为研究对象，面向宏观、中观和微观层面，围绕航班产生、航班计划、航班运行等多个阶段，研究航班延误优化控制技术。　　航班延误产生的一个重要的原因在于航班的数量达到或接近机场的起降极限。此时任何一丝的外在影响都会出现大面积的航班延误，这种延误在航线网络中呈现出扩散性加重了整个航班运行网络的延误性。因此对繁忙机场的航班数量进行削减有助于减少航班延误的发生。但是减少航班意味着航空运输市场的旅客流失，为了平衡这种矛盾本文提出了多机场系统下航空公司航班时刻配置方法，该方法以需求管理的思想为基石利用多机场系统的特点将地面交通与航空交通综合在一起，将旅客航班选择行为纳入到航班时刻的构造中，有效平衡了航空公司盈利与旅客降低出行成本的目的。通过构建航空公司与旅客的双层规划模型及采用模拟退火算法求解，达到了航空公司与旅客双赢的目标。　　航班计划的制定过程实质上就是对各种生产要素的优化配置过程，因此生产计划的质量与效率不仅关系到运输生产能否顺利进行，而且还关系到运输生产的收益和成本，直接影响航空公司的市场竞争能力。目前航空公司在制订航班计划时过多的考虑了市场竞争而忽略了航班延误，本文将航班延误的控制纳入航班计划的编制过程中。通过区分独立延误与波及延误的性质，提出了基于波及延误控制的航班计划模型，采用 GRASP算法求解该模型，反映出该模型可以兼顾市场竞争与航班延误控制。　　航班放行是航班运行过程中的重要的一环。当机场出现资源保障不及时或者资源不足，或者空中交通管制时，就会造成一系列航空器放行的延迟，甚至造成延误。放行决策中航空器滑行是问题的关键，其关乎航班延误与航空安全。往往在涉及安全性时民航业首要的是保证安全，但是随着航班延误的日趋严重，放行效率越来越受关注。本文从航空器滑行路径优化问题，通过建模将滑行中安全与效率综合为时间消耗，通过对各航空器滑行路径的优化既保证安全又使得效率达到最佳结果。模型的求解采用遗传算法保证了具有求解的实时性。　　航班恢复计划的制定是航班运行控制的核心。恢复计划的困难在于其由航班计划、飞行路线与机组路线三个决策共同构成。而三项决策之间存有相互的影响，因此一体化恢复成为解决航班恢复计划的主要方向。但是一体化恢复面临的两个重要缺陷：一是模型抽象掉许多航班运行中的行业规则，二是求解效率不能满足实时运行的要求。本文采用逻辑语言建模的方式，通过使用自然约束语言很好的将行业规则以逻辑约束的形式完整的表达，通过分析航班恢复计划的决策过程设计了求解策略，实例证明采用该方法可以很好的解决民航业不正常航班整体化恢复的实际问题。