船舶动力定位系统的推力优化分配研究

发布时间：2017-06-08 18:14

  本文关键词：船舶动力定位系统的推力优化分配研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海底石油、天然气等资源的勘探和开采促进了动力定位系统的发展。推力优化分配是动力定位系统的重要组成部分,它的作用是在降低推进系统总功率消耗、减少推进器之间的相互干扰的影响、降低推进器的噪音和磨损以及满足推进器物理约束的情况下,将动力定位系统控制器输出的期望的控制信号合理的分配给各个推进器作为其指令信号,使各个推进器共同产生的推力和力矩与控制器输出的期望的控制力和力矩相等。本文实现了降低动力定位船舶功率消耗的推力优化分配的方法。首先,本文综述了国内外关于推力优化分配问题的研究现状,并介绍了推力优化分配问题的基础知识。随后,以一个装配有一个全回转推进器和两个吊舱式全回转推进器的供给船模型为仿真对象,给出了以降低推进器的总功率、减少推力误差、降低推进器噪音和磨损以及避免推进器奇异配置为目标的推力优化分配问题的目标函数,并确定推力优化分配问题的约束条件。然后,根据建立的推力优化分配问题的数学模型,分别运用序列二次规划法(SQP)、遗传算法(GA)和分布估计算法(EDA),对推力优化分配问题进行求解,并对基于上述三种优化算法的推力优化分配方案进行仿真验证,分析比较仿真结果。最后,考虑不同全回转推进器之间存在的相互干扰,得到多种全回转推进器的扇区(推力产生区域)组合,并在上述推力优化分配问题研究结果的基础上,运用监督控制器监控这些区域,得到基于每种扇区组合的期望的合力与实际得到的合力的误差以及全回转推进器消耗的总功率；根据得到的所有扇区组合的误差和总功率的大小,在不同的扇区组合之间进行切换,以最大限度地降低推进器的功率消耗；并用仿真实验验证了利用扇区组合的基于监督与切换的推力分配方法更节能。
【关键词】：动力定位 推力分配 优化 全回转推进器 扇区 切换
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.82
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 论文研究背景与意义10-13
• 1.2 推力分配方法国内外研究现状13-16
• 1.3 本文主要内容16-18
• 第2章 推力优化分配问题的数学描述18-22
• 2.1 推力优化分配的目标18
• 2.2 推力优化分配问题的约束条件18-19
• 2.3 推力优化分配问题的数学模型19-22
• 第3章 推力优化分配研究22-63
• 3.1 基于SQP算法的推力优化分配22-37
• 3.1.1 SQP算法的基本思想22-24
• 3.1.2 基于SQP算法的推力优化分配24-30
• 3.1.3 基于SQP算法的推力优化分配的仿真验证30-37
• 3.2 基于GA算法的推力优化分配37-49
• 3.2.1 GA算法的基本思想37-40
• 3.2.2 基于GA算法的推力优化分配40-43
• 3.2.3 基于GA算法的推力优化分配的仿真验证43-49
• 3.3 基于EDA算法的推力优化分配49-60
• 3.3.1 EDA算法的基本思想49-52
• 3.3.2 基于EDA算法的推力优化分配52-55
• 3.3.3 基于EDA算法的推力优化分配的仿真验证55-60
• 3.4 基于三种算法的推力优化分配结果比较分析60-63
• 第4章 基于监督与切换的推力优化分配问题研究63-78
• 4.1 推力优化分配中的监督控制器与切换模块63-64
• 4.2 基于监督与切换的推力优化分配64-71
• 4.2.1 推进器的扇区约束65-66
• 4.2.2 监督与切换在推力优化分配问题中的应用逻辑66-71
• 4.3 基于监督与切换的推力优化分配的仿真验证71-78
• 4.3.1 仿真的主要参数71
• 4.3.2 仿真验证与结果分析71-78
• 第5章 结论与展望78-80
• 参考文献80-85
• 致谢85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周树德;孙增圻;;分布估计算法综述[J];自动化学报;2007年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王宗裔;粒子蜂群算法及其在DP半潜式平台推力优化分配中的应用[D];大连海事大学;2012年

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本文编号：433344