船舶动力定位系统推力分配优化问题研究

发布时间：2017-08-01 00:03

  本文关键词：船舶动力定位系统推力分配优化问题研究

  更多相关文章： 推力分配 主螺旋桨-舵 二次规划 粒子群 混合推力分配

【摘要】：随着深海石油、天然气等资源勘探及开采规模的不断扩大,船舶动力定位技术受到了广泛的关注。推力分配作为动力定位系统的重要组成部分,将控制器计算出的合力及力矩分配为每个推进器应产生的力和方向,其分配结果的好坏直接影响到动力定位的精度、船舶的连续作业时间以及推进设备的使用寿命。因此,推力分配问题的研究对提高船舶动力定位性能具有重要意义。本文以装配有主螺旋桨-舵的动力定位船舶为对象,将推力分配看成优化问题进行研究,提出了三种不同的推力分配优化方法。首先,为解决主螺旋桨-舵的推力可行域非凸性问题,对推力可行域的边界约束进行J了线性化处理,并将推力可行域拆分为两部分,得出了四种具有凸推力可行域的推力分配优化子问题,同时,根据建立的推力分配优化子问题的目标函数及约束条件的具体形式,选用二次规划算法求解推力分配优化子问题,得出最终的分配方案;进一步,考虑到舵机的舵角及推进器转速的变化率的物理受限问题,将舵机的舵角及推进器转速作为推力分配优化问题的优化变量,并将动态可行域拆分为两部分,得出了四种推力分配优化子问题,同时,根据建立的推力分配优化子问题的目标函数及约束条件的具体形式,选用粒子群算法求解推力分配优化子问题,得出最终的分配方案;最后,为提高推力分配优化方法对推力分配优化问题的求解速度,结合前前两种推力分配优化方法的优点,对上述两种推力分配优化方法进行融合并引入切换技术,提出J了依据卞螺旋桨转速的大小,选取不同的方法对推力分配优化问题进行求解的混合推力分配优化方法。最后,以一艘供给船模型CyberShip Ⅱ为对象进行了仿真研究,验证了本文所提出的三种推力分配优化方法的有效性,并对三种方法所得出的分配结果进行了比较分析。
【关键词】：推力分配 主螺旋桨-舵 二次规划 粒子群 混合推力分配
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.82
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 推力分配方法国内外研究现状11-13
• 1.3 本文主要工作13-15
• 第2章 推力分配优化问题数学描述15-25
• 2.1 船舶运动坐标系15-16
• 2.2 推力分配问题描述16-19
• 2.3 推力分配优化问题一般数学模型19-24
• 2.3.1 目标函数19-21
• 2.3.2 约束条件21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 基于二次规划算法的推力分配优化25-43
• 3.1 推力分配优化问题数学模型25-31
• 3.1.1 推力分配优化问题的二次型目标函数25
• 3.1.2 推力分配优化问题的约束条件25-31
• 3.2 基于二次规划算法的推力分配优化问题求解31-36
• 3.2.1 二次规划简介31
• 3.2.2 应用二次规划算法求解推力分配优化问题31-36
• 3.3 仿真研究36-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 基于粒子群算法的推力分配优化43-61
• 4.1 推力分配优化问题数学模型43-47
• 4.1.1 推力分配优化问题的三次目标函数43-44
• 4.1.2 推力分配优化问题的约束条件44-47
• 4.2 基于粒子群算法的推力分配优化问题求解47-54
• 4.2.1 粒子群算法简介47-48
• 4.2.2 应用粒子群算法求解推力分配优化问题48-54
• 4.3 仿真研究54-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 混合推力分配优化61-73
• 5.1 两种推力分配优化方法的比较61
• 5.2 基于粒子群及二次规划算法的混合推力分配优化61-66
• 5.2.1 不同转速下的推力分配优化子问题61-64
• 5.2.2 应用混合推力分配优化方法求解推力分配优化问题64-66
• 5.3 仿真研究66-72
• 5.4 本章小结72-73
• 总结与展望73-75
• 参考文献75-79
• 攻读学位期间公开发表论文79-80
• 致谢80

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本文编号：601667