大连理工大学王文渊获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种港口智能作业设备的分布式控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120821253B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511319250.6,技术领域涉及:G05B19/418;该发明授权一种港口智能作业设备的分布式控制方法是由王文渊;彭云;阳乐;徐星璐;郭子坚设计研发完成,并于2025-09-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种港口智能作业设备的分布式控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种港口智能作业设备的分布式控制方法,属于港口物流自动化技术领域。所述分布式控制方法通过多源信息融合实现无人集卡在港口作业中的自主决策与协同控制;首先,建立无人集卡的动态作业模型,获取无人集卡的运动学参数、无人集卡作业状态与约束条件,建立无人集卡的动态作业模型;然后,构建基于V2X通信与机器视觉的信息共享与协同决策机制,无人集卡通过实时信息感知与状态更新,获取自身及周边无人集卡的作业状态,最终港口无人集卡的安全、高效协同作业。本发明能够在不依赖集中管控的条件下实现多车安全高效协作,降低冲突风险与空驶能耗,提升港口作业链路的整体效率与稳定性,具有良好的工程应用价值和推广前景。
本发明授权一种港口智能作业设备的分布式控制方法在权利要求书中公布了:1.一种港口智能作业设备的分布式控制方法,其特征在于,所述分布式控制方法通过多源信息融合实现无人集卡在港口作业中的自主决策与协同控制,包括以下步骤: S1:建立无人集卡动态作业模型;具体的: S1-1:获取无人集卡的运动学参数; S1-2:获取无人集卡在港口作业中的作业状态与约束条件; S1-3:建立无人集卡的动态作业模型; S2:构建基于V2X通信与机器视觉的信息共享与协同决策机制,无人集卡通过实时信息感知与状态更新,获取自身及周边无人集卡的作业状态,最终港口无人集卡的安全、高效协同作业;具体的: S2-1:信息感知与状态更新;具体的: 每辆无人集卡感知自身状态以及周围环境信息,实现无人集卡的分布式控制;无人集卡通过车载传感器获取自身位置、速度和航向状态信息,同时通过V2X通信获取无人集卡和港口设施的状态数据,用于动态更新无人集卡的作业状态和任务状态,其中表示无人集卡编号,表示任务编号,表示当前时刻; 将状态更新过程描述为离散时间的动力学方程: 6; 其中,为无人集卡在时刻的控制输入,表示外部扰动,为无人集卡运动模型函数;表示更新后的作业状态; 同时,每个任务状态随时间更新,反映任务的执行进度和分配情况;任务状态更新公式如下: 7; 其中,表示任务在时刻的动作状态,为任务状态转移函数,为更新后的任务状态; 最后,任务在时刻的状态转移函数如公式8所示: 8; 通过上述无人集卡与任务状态的动态更新,每辆无人集卡在分布式环境中实时感知自身和周围作业对象的状态; S2-2:分布式冲突检测与任务分配; 在分布式冲突检测与任务分配环节,各无人集卡动态识别潜在冲突并调整任务分配方案,具体为: 首先,定义每辆无人集卡的当前位置和计划路径为;对于任务,其作业位置为;引入安全间隔约束: 10; 其中,为最小安全距离;为无人集卡的当前位置和计划路径;、表示无人集卡编号; 为实现任务分配,每辆无人集卡维护一份局部任务优先级列表,其中任务按照优先级排序;任务分配采用分布式拍卖算法进行:每辆无人集卡根据自身状态和任务状态计算任务收益值: 11; 其中,为权重系数,表示无人集卡到任务位置的距离代价,表示任务的紧迫程度,表示任务优先级,根据港口作业策略设定; 在分布式拍卖过程中,每辆无人集卡将自身对每个任务的收益值广播给无人集卡,并根据收到的竞标信息更新任务分配结果;若多辆无人集卡对同一任务产生冲突,冲突解决策略如下: 12; 即选择收益值最大的无人集卡执行任务,其他无人集卡重新选择未分配任务或等待下一轮分布式拍卖; 通过信息共享与协同决策机制,无人集卡在不依赖中央调度的情况下,能够实时完成任务分配,同时保证作业区域和路径的安全性,实现港口作业的分布式协同控制; S2-3:分布式协同决策与动态调整; 在分布式协同决策与动态调整过程中,无人集卡之间交换局部决策信息,通过一致性协议达成全局最优调度,同时在实际作业中根据反馈信息动态修正任务执行方案,实现作业计划的实时优化,具体的: 每辆无人集卡在局部感知和任务信息基础上生成初步调度方案,并通过V2X通信与其他无人集卡交换局部决策信息;利用一致性协议融合局部方案,形成全局一致的任务调度结果: 13; 其中,表示权重系数;表示任务、的初步调度方案;表示与无人集卡相邻的通信邻居集合; 在调度执行过程中,无人集卡基于实时位置偏差和任务完成延迟动态修正任务执行方案: 14; 15; 其中,表示无人集卡在时刻的调度方案;表示无人集卡在时刻的调度方案;表示基于反馈的修正函数,保证系统在不确定环境下的鲁棒性与实时性,实现无人集卡的安全、高效协作;表示位置偏差的修正增益,表示时间延迟的修正增益。
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