船舶动力定位系统的优化与控制策略研究

发布时间：2017-06-03 00:03

  本文关键词：船舶动力定位系统的优化与控制策略研究，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8个全回转推进器为对象,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。 本文首先介绍了多全回转推进器的推力分配策略和遗传算法理论,在此基础上,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。针对8个全回转推进器的推力分配问题,设计了改进的并行混合遗传算法。 应用并行混合优化算法的意义在于该算法不仅保存了从上一代至今最优的非劣解,使精英解的作用代数得以延续,而且外部同步进化机制的引入保证了非精英解能参与到下一代的进化。通过限制当前解的范围,保留部分非精英解。同时,利用小生境的思想不断混入隔代因子,保持种群的多样性。改进的算法在多样性及收敛性之间达到了一个较好的平衡。并且该算法结构简单,易于实现。 最后,将提出的算法应用于推力分配优化问题中,模拟了两种典型环境,进行了相应的仿真测试,并且对选取不同参数情况下算法的优化性能进行了对比和分析。 结果表明,本文所提算法对推力优化分配问题是有效的并且获得了较好的求解效果。
【关键词】：动力定位 推力分配 优化 遗传算法 并行混合遗传算法
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U664.82
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 动力定位系统概述10-14
• 1.2.1 有关动力定位的定义10
• 1.2.2 动力定位系统的发展现状10-12
• 1.2.3 动力定位系统的构成12-13
• 1.2.4 动力定位系统的基本功能13
• 1.2.5 动力定位系统流程13-14
• 1.3 推力分配策略的研究意义14-15
• 1.4 国内外推力分配研究现状15-16
• 1.5 本文的主要研究内容16
• 1.6 本章小结16-17
• 第二章 推力分配问题的数学模型17-25
• 2.1 推力分配概述17
• 2.2 推力分配问题的约束条件17-22
• 2.2.1 坐标系的建立17-18
• 2.2.2 推力分配的限制条件18-19
• 2.2.3 禁区和死区19-21
• 2.2.4 全回转推进器的参数及分布情况21-22
• 2.3 推力分配的目标22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 改进的并行混合遗传算法25-37
• 3.1 遗传算法的理论与应用简介25-26
• 3.1.1 遗传算法的特点及其在多目标优化中的应用25-26
• 3.2 多目标遗传算法概述及其关键理论26-30
• 3.2.1 多目标遗传算法26-28
• 3.2.2 非劣分层遗传算法28
• 3.2.3 多目标遗传算法的关键理论28-30
• 3.3 改进的多目标遗传算法30-35
• 3.3.1 NSGA-Ⅱ算法原理30-32
• 3.3.2 并行混合进化机制32-34
• 3.3.3 改进的并行混合遗传算法实现过程34-35
• 3.4 基于改进的并行混合遗传算法的推力分配过程35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 优化算法在推力分配问题中的测试与应用37-47
• 4.1 仿真测试与结果分析37-44
• 4.1.1 测试环境137-42
• 4.1.2 测试环境242-44
• 4.2 选取不同算法参数时的仿真测试及分析44-46
• 4.2.1 不同最大进化代数的测试和分析45-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第五章 总结与展望47-48
• 5.1 总结47
• 5.2 展望47-48
• 参考文献48-51
• 致谢51

【参考文献】

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本文编号：416799