[發(fā)明專利]一種港口船舶承載量飽和的疏運(yùn)控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110800428.4
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113419429A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 焦晨旭;張俊鋒;張石濤
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發(fā)明屬于自動化技術(shù)與現(xiàn)代控制領(lǐng)域，公開了一種港口船舶承載量飽和的控制方法。本發(fā)明通過數(shù)據(jù)采集、建模、優(yōu)化控制等手段，建立了一種港口的船舶疏運(yùn)控制方法，該方法可以有效地解決由于自然條件以及港內(nèi)突發(fā)事件的限制造成港口內(nèi)的擁塞問題。基于具有隨機(jī)狀態(tài)飽和的正切換系統(tǒng)建模的港口船舶疏運(yùn)控制系統(tǒng)，設(shè)計一類事件觸發(fā)控制器，對港口船舶的疏運(yùn)進(jìn)行實(shí)時控制，保證港口安全高效的運(yùn)作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動化技術(shù)與現(xiàn)代控制領(lǐng)域，尤其涉及一種港口船舶承載量飽和的疏運(yùn)控 制方法。

背景技術(shù)

海洋運(yùn)輸是國際物流中最主要的運(yùn)輸方式，其通過使用船舶在不同國家和地區(qū)的港口 之間運(yùn)送貨物。海洋運(yùn)輸?shù)闹饕夹g(shù)設(shè)備包括船舶、航道、港口及通信、導(dǎo)航等設(shè)施，港 口作為海洋運(yùn)輸重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，是具有水陸聯(lián)運(yùn)設(shè)備以及條件以供船舶安全進(jìn)出和 停泊的運(yùn)輸樞紐，是海上運(yùn)輸工具的匯集點(diǎn)。近年來，我國海洋運(yùn)輸持續(xù)保持著高速發(fā)展 的態(tài)勢，越來越多的大型和超大型船舶被投入使用。隨著船舶的大型化趨勢以及港口貨物 吞吐量的逐年增加，需要進(jìn)港的船舶數(shù)量隨之不斷增多，但許多港口由于碼頭泊位容量有 限，不足以同時滿足船舶停靠和作業(yè)。因此，為防止船舶在航道以及港口內(nèi)過度集中、超 過港口泊位容量等情況發(fā)生，需要及時對進(jìn)出港口的船舶進(jìn)行管控，避免大量船舶在港口 中擁塞，進(jìn)而提升港口運(yùn)作的效率。

本發(fā)明主要是動態(tài)獲取進(jìn)出港船舶的流量值，根據(jù)通航環(huán)境和船舶流量的變化趨勢， 在確保通航安全的前提下，對港口船舶進(jìn)行動態(tài)調(diào)度，提出一種可靠的港口船舶疏運(yùn)控制 方法，對船舶的進(jìn)出港采取必要的控制措施，使港口具有完善與暢通的集疏運(yùn)系統(tǒng)。

港內(nèi)泊位的容量和進(jìn)出港船舶的數(shù)量都是非負(fù)的，此時可利用非負(fù)變量來描述港口的 船流量。進(jìn)而，用正系統(tǒng)對港口船舶疏運(yùn)控制系統(tǒng)建模是合理的。同時考慮到切換系統(tǒng)在 多模系統(tǒng)中建模的有效性，用切換系統(tǒng)來描述這類由多個碼頭組成的港口船舶疏運(yùn)控制系 統(tǒng)更為合適。圖1給出了某港口的船舶進(jìn)出港信息傳輸與控制過程示意圖，其中，港口泊 位僅以A、B兩個碼頭為例；圖2是該發(fā)明中系統(tǒng)建模基于隨機(jī)狀態(tài)飽和的正切換系統(tǒng)的 事件觸發(fā)控制框架示意圖。由于部分港口受到自然條件約束或者考慮到航道建設(shè)費(fèi)用使得 港內(nèi)航道寬度受限、水深受限，船舶在狹水道內(nèi)易發(fā)生碰撞、擱淺等事故，這些限制因素 往往會引起嚴(yán)重的船舶等候情況，船舶在港口的非作業(yè)時間延長，進(jìn)而導(dǎo)致港口內(nèi)船舶擁 塞。正如上海港，由于不確定的惡劣氣候?qū)е赂劭谶\(yùn)作效率降低，船舶大量滯留在港內(nèi)，港內(nèi)部分船舶無法及時駛離，且港口泊位容量有限，隨著到港船舶數(shù)量不斷增加，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的港口擁塞。因?yàn)楦鞣N不確定因素引起的港口擁塞現(xiàn)象具有隨機(jī)性，此時，通過設(shè)計事件觸發(fā)條件能夠有效解決港內(nèi)船舶數(shù)量隨機(jī)飽和的問題。事件觸發(fā)控制策略是一種基于事件的實(shí)時控制方法。在港內(nèi)泊位容量即將飽和時，采用事件觸發(fā)控制策略，可以迅速采取對在港船舶合理調(diào)度、暫緩船舶進(jìn)港等措施，使港口始終具有高效運(yùn)作的能力。利用基于事件觸發(fā)機(jī)制的港口船舶疏運(yùn)控制系統(tǒng)可以有效對船舶進(jìn)行疏運(yùn)，從而解決泊位容量限制問題，防止港口擁堵。因此，本專利擬采用具有隨機(jī)狀態(tài)飽和正切換系統(tǒng)建模一類港口船舶疏運(yùn)控制系統(tǒng)，設(shè)計系統(tǒng)基于事件觸發(fā)機(jī)制的控制方法，對港口船舶的流量進(jìn)行實(shí)時管控，確保港口安全高效的運(yùn)作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種港口船舶承載量飽和的疏運(yùn)控制方法,以解決上述技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種港口船舶承載量飽和的疏運(yùn)控制方法的具體技術(shù) 方案如下：

一種港口船舶承載量飽和的疏運(yùn)控制方法，包括如下步驟：

步驟1、建立具有隨機(jī)狀態(tài)飽和的港口船舶疏運(yùn)控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型；

步驟2、構(gòu)造港口船舶擁塞的事件觸發(fā)控制條件；

步驟3、設(shè)計港口船舶疏運(yùn)控制系統(tǒng)的控制器；

步驟4、在所述控制器下驗(yàn)證所構(gòu)造的港口船舶疏運(yùn)控制系統(tǒng)的正性；

步驟5、在所述控制器下驗(yàn)證所構(gòu)造的港口船舶疏運(yùn)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。