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自主船舶与有人驾驶船舶动态博弈避碰决策

中国舰船研究 2024年第1期19卷 238-247页

作者：崔浩张新宇王警王程博郑康洁大连海事大学航海学院辽宁大连116026

[目的]为实现船舶的高效避碰与安全航行,针对自主船舶与有人驾驶船舶混合航行环境下的交互避碰问题展开研究,提出一种多智能体交互的船舶动态博弈避碰决策方法。[方法]依据驾驶实践,理解并分析混行环境下的船舶避碰问题,基于《国际海上... 详细信息

[目的]为实现船舶的高效避碰与安全航行,针对自主船舶与有人驾驶船舶混合航行环境下的交互避碰问题展开研究,提出一种多智能体交互的船舶动态博弈避碰决策方法。[方法]依据驾驶实践,理解并分析混行环境下的船舶避碰问题,基于《国际海上避碰规则》量化船舶会遇态势及碰撞危险,引入动态博弈理论,将存在碰撞危险的船舶个体建模为博弈中具有独立思想的参与者,并以船舶的航向改变量为博弈策略,在船舶安全性收益、社会性收益及经济性收益约束下求解船舶的最优行动序列,以及将船舶驾驶员风格的差异化引入仿真实验中以验证避碰决策的有效性。[结果]结果显示,所提方法能够在自主船舶与有人驾驶船舶混行场景下实现多船的安全会遇;各船在面对不同驾驶风格的目标船舶时均能类人地调整自身的行为策略,从而实现安全避让。[结论]所做研究可为自主船舶及有人驾驶船舶的避碰决策提供参考。

关键词：混行场景船舶避碰驾驶风格博弈论

移动货架仓库拣货任务执行中的货架位置优化方法

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工业工程与管理 2024年

作者：王征张睿珊卢遥大连海事大学航运经济与管理学院

移动货架仓库货架由机器人移动至拣货台，以便拣货员从中拣取订单所需物品。这些货架可以运回任何可用的存储位置，从而提高了仓库的整体灵活性和效率。由于该类仓库在拣货任务执行中，每个位置在不同时段内可存储不同的货架，如何根据... 详细信息

移动货架仓库货架由机器人移动至拣货台，以便拣货员从中拣取订单所需物品。这些货架可以运回任何可用的存储位置，从而提高了仓库的整体灵活性和效率。由于该类仓库在拣货任务执行中，每个位置在不同时段内可存储不同的货架，如何根据拣货任务和位置存储要求，以最小化拣货完工时间为目标，是解决这一难题的关键。为此，对货架重新定位和货架排序进行了联合决策，建立了混合整数规划模型。针对该问题具有NP-hard特性的难点，设计了一种基于逻辑的Benders分解精确求解算法。数值实验表明，与通用求解器Gurobi直接求解模型相比，所提出的算法可缩短93.32%的求解时间；与货架位置固定的方式相比，所提出的联合优化方法可减少23%的拣货完工时间。

关键词：货架重新定位货架排序移动货架仓库基于逻辑的Benders分解算法

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“前港后厂”供应链“链-链”联盟利益分配

系统管理学报 2024年第2期33卷 330-340页

作者：黄肖玲贾银银刘进平许丽丽大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 大连海事大学航运经济与管理学院辽宁大连116026

“前港后厂”模式下,港口为钢厂生产提供高质量的增值服务,形成了以港口服务供应链与钢厂制造供应链相辅相成的“链”与“链”联盟。而共生共赢的利益分配方案是影响联盟稳定与联盟绩效的关键因素。因此,为促进“前港后厂”供应链联盟... 详细信息

“前港后厂”模式下,港口为钢厂生产提供高质量的增值服务,形成了以港口服务供应链与钢厂制造供应链相辅相成的“链”与“链”联盟。而共生共赢的利益分配方案是影响联盟稳定与联盟绩效的关键因素。因此,为促进“前港后厂”供应链联盟有效运行,针对港口服务与钢铁制造“链-链”联盟的特点,考虑服务贡献度与服务时长差异,以联盟整体利益最大化为目标,构建了其利益分配模型。由于模型非线性、不可微,对结果精确性要求高,故选择搜索幅度广、进化空间大的细菌觅食优化算法求解。本文设计的觅食动力学与觅食优化算法相结合的新算法,克服了单一觅食优化算法翻转方向不确定导致其稳定性差的缺陷,提高了算法精确度及稳定性。使用Python语言仿真验证表明利益分配结果符合合作博弈理论中整体理性与个体理性原则,证明该利益分配模型公平高效,为制造业与服务业的“两业融合”提供了科学依据与理论方法。

关键词： “两业融合” 利益分配差异贡献度觅食动力学改进细菌觅食优化算法

数据驱动的自动化码头岸桥与AGV双层优化调度模型

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工程管理科技前沿 2024年

作者：李兴春李明泽曾庆成杨昂大连海事大学航运经济与管理学院

自动化集装箱码头中岸桥和自动引导车（automated guided vehicle， AGV）紧密衔接，需要统筹规划以追求整体最优。为了提高岸桥和AGV作业系统的协同性，提出了一个双层优化模型，同时决策岸桥和AGV的配置与作业顺序。在AGV自动路径寻... 详细信息

自动化集装箱码头中岸桥和自动引导车（automated guided vehicle， AGV）紧密衔接，需要统筹规划以追求整体最优。为了提高岸桥和AGV作业系统的协同性，提出了一个双层优化模型，同时决策岸桥和AGV的配置与作业顺序。在AGV自动路径寻优模式下，为控制其行驶时间的不确定，本文基于码头历史作业数据，采用分布鲁棒优化方法刻画AGV行驶时间，建立模糊机会约束控制岸桥等待风险，构建数据驱动的双层优化模型并得到等价形式。为求解该模型，基于L-shaped算法框架，设计一种结合模拟退火算法和邻域搜索算法的自适应大邻域搜索算法求解。实验结果表明，本文模型算法能够有效提高岸桥和AGV调度的协同性，成功解决实际作业规模案例，提升整体运输体系效能。

关键词：自动化集装箱码头数据驱动 L-shaped算法分布鲁棒优化

基于非线性修饰和零阶保持器的船舶航向保持控制

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中国舰船研究 2024年第1期19卷 84-89页

作者：张显库洪皓辰大连海事大学航海学院辽宁大连116026

[目的]为了解决船舶在海上航行时控制器舵角输出大、打舵频率高、控制速度较慢以及控制精度较低的问题,利用三阶闭环增益成形算法设计鲁棒控制器。[方法]首先,利用三阶闭环增益成形算法设计出线性鲁棒控制器,然后,在控制策略中加入双曲... 详细信息

[目的]为了解决船舶在海上航行时控制器舵角输出大、打舵频率高、控制速度较慢以及控制精度较低的问题,利用三阶闭环增益成形算法设计鲁棒控制器。[方法]首先,利用三阶闭环增益成形算法设计出线性鲁棒控制器,然后,在控制策略中加入双曲正切非线性修饰以及零阶保持器,在不同海况下对该控制器的性能进行仿真实验。[结果]仿真结果表明,相比于基于非线性修饰的传统PID控制器,在一般海况下,所提控制器在延迟时间、控制精度以及能量输出上分别改进了36%,14%和32%;在恶劣海况下,分别改进了27%,7%和16%。此外,不同海况下该控制器的仿真结果都具有稳定的舵角输出,并可以较快地稳定在临界值附近,证明了其具有较好的鲁棒性。[结论]改进的控制器符合工程实践,对于智能船舶的控制具有较好的应用参考价值。

关键词：闭环增益成形算法零阶保持器非线性修饰航向保持控制航海

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基于鲁棒视线制导方法的欠驱动船舶路径跟踪

大连海事大学学报 2024年第1期50卷 20-27页

作者：徐双刘程郭玮丽大连海事大学航海学院辽宁大连116026

为解决船舶路径跟踪中的欠驱动和船舶模型不确定问题,提出一种基于鲁棒视线制导方法的神经网络滑模控制器。首先,利用鲁棒视线制导方法解决欠驱动船舶输入自由度维数小于输出自由度维数的问题,同时,减少船舶运动学差异的影响;其次,把径... 详细信息

为解决船舶路径跟踪中的欠驱动和船舶模型不确定问题,提出一种基于鲁棒视线制导方法的神经网络滑模控制器。首先,利用鲁棒视线制导方法解决欠驱动船舶输入自由度维数小于输出自由度维数的问题,同时,减少船舶运动学差异的影响;其次,把径向基函数神经网络和滑模控制方法相结合设计控制器,减少外界干扰的影响,实现了欠驱动船舶的路径跟踪;最后,通过李雅普诺夫稳定性定理分别证明了所设计制导系统和控制系统的稳定性。该控制器引入鲁棒视线制导方法对制导系统进行设计,在减少外界干扰影响的同时考虑了船舶运动学差异的影响。仿真实验分别实现了欠驱动船舶的直线路径跟踪和曲线路径跟踪,验证了所设计控制器的有效性和可行性。

关键词：欠驱动船舶路径跟踪鲁棒视线(LOS)制导神经网络滑模控制

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信息共享下的港口泊位调度模式与方法

系统管理学报 2024年第3期33卷 578-588页

作者：赵娅彤李娜沈立新大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 大连海事大学航运经济管理学院辽宁大连116026

区块链等信息技术的发展为上下游港口间的信息共享提供了条件,促进了港口间的协作运营。针对港口间信息不通畅、泊位计划受扰动等问题,提出上下游港口间的信息共享机制,设计了各参与方共享港口作业数据的内容、权限与更新流程,重点研究... 详细信息

区块链等信息技术的发展为上下游港口间的信息共享提供了条件,促进了港口间的协作运营。针对港口间信息不通畅、泊位计划受扰动等问题,提出上下游港口间的信息共享机制,设计了各参与方共享港口作业数据的内容、权限与更新流程,重点研究了信息共享下的动态泊位调度模式和方法,讨论了信息共享的策略、参与度以及时效性等因素对所有船舶在港周转时间的影响。数值实验验证了信息共享的效果,成员参与度、信息的时效性对提升码头服务水平具有重要作用。上游港口即使少部分信息共享,也可提升下游港口的泊位利用效率,缩短船舶在港周转时间,降低不确定性因素对港口泊位计划的干扰,减少上游港口扰动带来的蔓延性影响。

关键词：信息共享泊位调度合作运作模式

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风险中性下降水指数测度及其衍生品定价研究

系统工程理论与实践 2024年

作者：贝泓涵胡敬怡杨婉玉盖兆亿大连海事大学航运经济与管理学院上海大学管理学院

随着气候变化加剧和极端降水天气事件频发，如何有效降低降水不确定性带来的风险损失成为我国经济社会发展亟待解决的难题. 本文构建了 “马尔可夫-耿贝尔” 降水指数测度理论模型，结合风险中性理论提出降水指数衍生品定价方法，并... 详细信息

随着气候变化加剧和极端降水天气事件频发，如何有效降低降水不确定性带来的风险损失成为我国经济社会发展亟待解决的难题. 本文构建了 “马尔可夫-耿贝尔” 降水指数测度理论模型，结合风险中性理论提出降水指数衍生品定价方法，并利用我国河南省郑州市、江苏省徐州市等地区的日度降水数据对模型进行验证分析. 结果表明，本文提出的降水指数测度方法在灵活度、季节特性捕捉等方面具有明显优势; 基于风险中性的降水衍生品定价模型，可以通过风险中性处理机制得到更加集中和稳定的定价结果，显著提升定价精确度. 本文研究成果不仅为降水指数测度及其衍生品的应用提供了新思路，而且为有效对冲降水不确定性风险提供了理论和实践指导.

关键词：天气衍生品降水指数衍生品风险中性定价降水测度模型

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大气压交流金属针-水电极放电特性研究

电工技术学报 2024年第9期39卷 2896-2906页

作者：肖越俞哲王迪雅张腾宇宋春莲大连海事大学理学院大连116026 黑龙江工业学院等离子体生物质材料研发与检测省级重点实验室鸡西158100

气液两相放电受到诸多因素的影响,在液体表面表现出较为复杂的放电特性与相互作用。该文采用大气压交流金属针-水电极放电结构,对其放电特性及规律进行研究。实验结果表明,随着电源功率的增大,大气压交流金属针-水电极的放电由两种不稳... 详细信息

气液两相放电受到诸多因素的影响,在液体表面表现出较为复杂的放电特性与相互作用。该文采用大气压交流金属针-水电极放电结构,对其放电特性及规律进行研究。实验结果表明,随着电源功率的增大,大气压交流金属针-水电极的放电由两种不稳定放电模式转变为稳定放电模式。电源功率足够高时,放电在正、负半周期出现截然不同的放电模式,结合放电影像和电气特性对其放电的时空演化过程进行了分析,研究了电源功率和放电间隙对放电特性及参数的影响。研究发现,击穿电压随电源功率的增大从2.3 kV减小到2.0 kV,随放电间隙的增大从1.0 kV增加到1.9 kV;电流峰值和功率峰值只在正半周期时与放电间隙的大小呈正相关关系;传导电荷量随电源功率的增大而增多,与放电间隙没有明显的关系;单次放电能量中,正半周期放电能量始终大于负半周期的放电能量,正、负半周期放电能量与电源功率呈正相关关系,与放电间隙没有明显的相关性。

关键词：气液两相放电低温等离子体交流放电放电影像