半潜式平台动力定位系统推力分配优化算法研究

发布时间：2017-03-20 19:03

  本文关键词：半潜式平台动力定位系统推力分配优化算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 动力定位是依靠自身的动力,在控制系统的指挥下抵抗外界的干扰(风、浪和海流等),使其保持某一位置和艏向。它具有不受海水深度影响、定位准确快速、操作方便等特点。其中,推力分配是动力定位系统的重要组成,本文以配有八个全回转推近器的半潜式平台为对象,以遗传算法为基础,提出了一种合理高效地解决动力定位系统推力分配问题的方法。 首先,本文在介绍了多全回转推进器的推力分配策略和遗传算法理论的基础上,建立了推力分配的数学模型,并根据实际系统的需要给出了优化算法的优化目标及各种约束条件,接着在遗传算法基本操作步骤的指导下设计了本论文的针对八个全回转推进器的推力分配优化算法。 然后,作者给出了环境阵风和平台运动数学模型,为了进行仿真计算,文中详细介绍了针对本半潜式平台的控制器的设计、阵风的模拟以及平台的运动仿真等几部分,同时对所使用的平台的运动数学模型进行了验证。 最后,介绍了推力分配优化算法在动态控位中的应用研究。文章首先给出了几个典型环境下(风向角分别为45°、225°和315°,平均风速为10m/s)的平台运动仿真曲线以及各个全回转推进器的推力大小和方位角变化曲线,并根据优化算法的优化目标和约束条件对获得的数据进行了分析,结果证明本文所设计的推力分配在不同环境阵风干扰下能够有效的对控制器的控制命令进行分配。同时还对遗传算法适应度函数以及参数对推力分配的影响进行了仿真研究。
【关键词】：遗传优化算法 推力分配 动力定位 全回转推进器 推力系统
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U664.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题的背景及课题的意义9-10
• 1.2 半潜式平台及其定位方式10-12
• 1.3 船舶动力定位系统概述12-13
• 1.4 推力分配策略研究的意义13-15
• 1.5 国内外推力分配算法研究现状15-17
• 1.5.1 国内外多全回转推进器的推力分配研究15-16
• 1.5.2 遗传算法的研究现状16-17
• 1.6 遗传算法的优点17-18
• 1.7 本文主要研究内容18-19
• 1.8 本章小结19-20
• 第2章 半潜式平台动力定位系统数学模型和仿真计算20-37
• 2.1 动力定位系统数学模型20-26
• 2.1.1 环境阵风的数学模型20-22
• 2.1.2 平台运动数学模型22-26
• 2.2 控制器26-27
• 2.3 动力定位系统的仿真计算27-32
• 2.3.1 阵风的模拟27-30
• 2.3.2 半潜式平台运动仿真30-32
• 2.4 系统仿真流程图32-34
• 2.5 平台运动数学模型的验证34-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 基于遗传算法的多全回转推进器推力分配研究37-60
• 3.1 半潜式平台的推力分配策略37-42
• 3.1.1 推力分配概述37-40
• 3.1.2 推力分配的限制条件40-41
• 3.1.3 推力分配的目标41
• 3.1.4 禁区和死区41-42
• 3.2 遗传算法42-50
• 3.2.1 遗传算法的基本思想42-43
• 3.2.2 遗传算法的特点43-44
• 3.2.3 编码与适应度44-46
• 3.2.4 浮点遗传算法的收敛性46-50
• 3.3 基于遗传算法的推力分配研究50-59
• 3.3.1 全回转推进器的参数及布置情况50-51
• 3.3.2 推力分配问题的数学模型51-53
• 3.3.3 基于遗传算法的推力分配过程53-59
• 3.3.3.1 遗传算法中的编码与适应度53-54
• 3.3.3.2 推力分配遗传算法的主要步骤54-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第4章 推力分配优化算法在动态控位中的应用研究60-84
• 4.1 不同风向角时的仿真计算及分析61-75
• 4.2 调节适应度函数时的仿真及分析75-79
• 4.2.1 总推力的权值系数变化76-77
• 4.2.2 回转力矩误差权值系数变化77-79
• 4.3 选取不同遗传算法参数时的仿真及分析79-82
• 4.3.1 种群大小选取79-80
• 4.3.2 不同交叉和变异概率的影响80-82
• 4.3.3 不同进化最大代数的对比分析82
• 4.4 本章小结82-84
• 结论84-85
• 参考文献85-89
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果89-90
• 致谢90

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