[发明专利]一种港口船舶承载量饱和的疏运控制方法

说明书

本发明属于自动化技术与现代控制领域，公开了一种港口船舶承载量饱和的控制方法。本发明通过数据采集、建模、优化控制等手段，建立了一种港口的船舶疏运控制方法，该方法可以有效地解决由于自然条件以及港内突发事件的限制造成港口内的拥塞问题。基于具有随机状态饱和的正切换系统建模的港口船舶疏运控制系统，设计一类事件触发控制器，对港口船舶的疏运进行实时控制，保证港口安全高效的运作。

技术领域

本发明属于自动化技术与现代控制领域，尤其涉及一种港口船舶承载量饱和的疏运控 制方法。

背景技术

海洋运输是国际物流中最主要的运输方式，其通过使用船舶在不同国家和地区的港口 之间运送货物。海洋运输的主要技术设备包括船舶、航道、港口及通信、导航等设施，港 口作为海洋运输重要的交通基础设施，是具有水陆联运设备以及条件以供船舶安全进出和 停泊的运输枢纽，是海上运输工具的汇集点。近年来，我国海洋运输持续保持着高速发展 的态势，越来越多的大型和超大型船舶被投入使用。随着船舶的大型化趋势以及港口货物 吞吐量的逐年增加，需要进港的船舶数量随之不断增多，但许多港口由于码头泊位容量有 限，不足以同时满足船舶停靠和作业。因此，为防止船舶在航道以及港口内过度集中、超 过港口泊位容量等情况发生，需要及时对进出港口的船舶进行管控，避免大量船舶在港口 中拥塞，进而提升港口运作的效率。

本发明主要是动态获取进出港船舶的流量值，根据通航环境和船舶流量的变化趋势， 在确保通航安全的前提下，对港口船舶进行动态调度，提出一种可靠的港口船舶疏运控制 方法，对船舶的进出港采取必要的控制措施，使港口具有完善与畅通的集疏运系统。

港内泊位的容量和进出港船舶的数量都是非负的，此时可利用非负变量来描述港口的 船流量。进而，用正系统对港口船舶疏运控制系统建模是合理的。同时考虑到切换系统在 多模系统中建模的有效性，用切换系统来描述这类由多个码头组成的港口船舶疏运控制系 统更为合适。图1给出了某港口的船舶进出港信息传输与控制过程示意图，其中，港口泊 位仅以A、B两个码头为例；图2是该发明中系统建模基于随机状态饱和的正切换系统的 事件触发控制框架示意图。由于部分港口受到自然条件约束或者考虑到航道建设费用使得 港内航道宽度受限、水深受限，船舶在狭水道内易发生碰撞、搁浅等事故，这些限制因素 往往会引起严重的船舶等候情况，船舶在港口的非作业时间延长，进而导致港口内船舶拥 塞。正如上海港，由于不确定的恶劣气候导致港口运作效率降低，船舶大量滞留在港内，港内部分船舶无法及时驶离，且港口泊位容量有限，随着到港船舶数量不断增加，进而引发严重的港口拥塞。因为各种不确定因素引起的港口拥塞现象具有随机性，此时，通过设计事件触发条件能够有效解决港内船舶数量随机饱和的问题。事件触发控制策略是一种基于事件的实时控制方法。在港内泊位容量即将饱和时，采用事件触发控制策略，可以迅速采取对在港船舶合理调度、暂缓船舶进港等措施，使港口始终具有高效运作的能力。利用基于事件触发机制的港口船舶疏运控制系统可以有效对船舶进行疏运，从而解决泊位容量限制问题，防止港口拥堵。因此，本专利拟采用具有随机状态饱和正切换系统建模一类港口船舶疏运控制系统，设计系统基于事件触发机制的控制方法，对港口船舶的流量进行实时管控，确保港口安全高效的运作。

发明内容

本发明目的在于提供一种港口船舶承载量饱和的疏运控制方法,以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种港口船舶承载量饱和的疏运控制方法的具体技术 方案如下：

一种港口船舶承载量饱和的疏运控制方法，包括如下步骤：

步骤1、建立具有随机状态饱和的港口船舶疏运控制系统的状态空间模型；

步骤2、构造港口船舶拥塞的事件触发控制条件；

步骤3、设计港口船舶疏运控制系统的控制器；

步骤4、在所述控制器下验证所构造的港口船舶疏运控制系统的正性；

步骤5、在所述控制器下验证所构造的港口船舶疏运控制系统的稳定性。