USV性能和协同等功能综合最优化及实验验证初步研究
发布时间：2020-12-08 05:53
近20年来,伴随着无人作战系统的兴起,各国开始重视并已研制出例如无人机平台、无人地面平台、无人水下航行器平台和无人水面艇平台等的多种无人系统。水面无人艇(USV)平台的发展相对较晚,但是由于其是唯一一种可以在水上环境,水面环境以及水下环境使用的无人驾驶运载工具,它在无人系统中具有十分重要的作用。对于USV的研究,其艇型设计和艇体的流体动力学性能分析是前提,主要体现在快速性、操纵性、耐波性、抗倾覆性以及协同功能等多个方面。在USV的设计方面,考虑到多个系统的相互耦合作用,采用多学科设计优化方法,它能够协调各系统之间的影响因素进而得到较好的优化设计结果,从而达到减少船舶设计周期,降低船舶设计费用等目的。本文以一种新型水面无人艇为研究对象,在其艇艏安装水翼及艇尾两侧安装防飞溅条,并设计制作了该水面无人艇模型,然后进行了相关模型试验的初步研究。综合USV性能和协同等功能的主要特性,建立了USV综合最优化数学模型,并结合多种优化算法及策略基于C#程序语言设计编制了综合最优化软件,最后进行了USV综合最优化研究。主要研究工作及分析如下:(1)对遗传、混沌和粒子群三种智能优化算法及其并行和分层优化策...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 选题的理论意义和实用价值
1.3 国内外研究现状
1.3.1 水面无人艇研究现状与发展趋势
1.3.2 无人翼滑艇的研究现状
1.3.3 多学科设计优化研究现状
1.4 本论文研究工作
1.5 本章小结
第2章 多学科设计优化算法
2.1 引言
2.2 优化算法
2.2.1 遗传算法
2.2.2 混沌算法
2.2.3 粒子群算法
2.3 优化策略
2.3.1 分层策略
2.3.2 并行策略
2.4 本章小结
第3章 USV模型设计制作与安装
3.1 引言
3.2 艇型设计与制作
3.2.1 船体设计与制作
3.2.2 水翼设计与制作
3.2.3 上层建筑设计与制作
3.3 推进系统设计与安装
3.3.1 主机选型
3.3.2 螺旋桨设计
3.3.3 轴系设计与安装
3.4 操纵系统设计
3.4.1 舵叶的设计
3.4.2 舵机选型
3.5 智能控制与通信系统设计
3.5.1 核心控制器选择
3.5.2 导航定位系统
3.5.3 环境感知系统
3.5.4 通信系统
3.6 本章小结
第4章 USV模型试验初步研究
4.1 引言
4.2 系统辨识
4.3 惯性冲程试验
4.3.1 惯性冲程试验方案
4.3.2 惯性冲程试验数据与分析
4.4 回转试验
4.4.1 回转试验方案
4.4.2 回转试验数据辨识分析
4.5 横摇、纵摇试验
4.5.1 横摇试验方案及结果分析
4.5.2 横摇试验数据辨识分析
4.5.3 纵摇试验方案及结果分析
4.5.4 纵摇试验数据辨识分析
4.6 本章小结
第5章 USV综合最优化数学模型
5.1 引言
5.2 响应面法的简介
5.2.1 多项式响应面法的基本函数形式
5.2.2 多项式响应面法的设计步骤
5.3 性能综合优化数学模型
5.3.1 快速性优化数学模型
5.3.2 操纵性优化数学模型
5.3.3 耐波性优化数学模型
5.3.4 抗倾覆性优化数学模型
5.3.5 性能综合优化总目标函数
5.4 协同等功能优化数学模型
5.4.1 协同概念基础
5.4.2 USV在两个指定位置之间的几何路径规划
5.4.3 协同等功能优化数学模型
5.5 综合最优化数学模型
5.5.1 最优化设计变量
5.5.2 最优化目标函数
5.5.3 最优化约束条件
5.5.4 最优化适应度函数
5.6 本章小结
第6章 USV综合最优化分析
6.1 引言
6.2 综合最优化软件的构造
6.2.1 软件各界面的功能介绍
6.2.2 优化软件的操作步骤
6.3USV综合最优化计算及分析
6.3.1 不同优化算法的计算分析
6.3.2 外部分层策略和并行策略对优化算法影响情况的分析
6.3.3 讨论权重对优化系统的影响
6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：2904576
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 选题的理论意义和实用价值
1.3 国内外研究现状
1.3.1 水面无人艇研究现状与发展趋势
1.3.2 无人翼滑艇的研究现状
1.3.3 多学科设计优化研究现状
1.4 本论文研究工作
1.5 本章小结
第2章 多学科设计优化算法
2.1 引言
2.2 优化算法
2.2.1 遗传算法
2.2.2 混沌算法
2.2.3 粒子群算法
2.3 优化策略
2.3.1 分层策略
2.3.2 并行策略
2.4 本章小结
第3章 USV模型设计制作与安装
3.1 引言
3.2 艇型设计与制作
3.2.1 船体设计与制作
3.2.2 水翼设计与制作
3.2.3 上层建筑设计与制作
3.3 推进系统设计与安装
3.3.1 主机选型
3.3.2 螺旋桨设计
3.3.3 轴系设计与安装
3.4 操纵系统设计
3.4.1 舵叶的设计
3.4.2 舵机选型
3.5 智能控制与通信系统设计
3.5.1 核心控制器选择
3.5.2 导航定位系统
3.5.3 环境感知系统
3.5.4 通信系统
3.6 本章小结
第4章 USV模型试验初步研究
4.1 引言
4.2 系统辨识
4.3 惯性冲程试验
4.3.1 惯性冲程试验方案
4.3.2 惯性冲程试验数据与分析
4.4 回转试验
4.4.1 回转试验方案
4.4.2 回转试验数据辨识分析
4.5 横摇、纵摇试验
4.5.1 横摇试验方案及结果分析
4.5.2 横摇试验数据辨识分析
4.5.3 纵摇试验方案及结果分析
4.5.4 纵摇试验数据辨识分析
4.6 本章小结
第5章 USV综合最优化数学模型
5.1 引言
5.2 响应面法的简介
5.2.1 多项式响应面法的基本函数形式
5.2.2 多项式响应面法的设计步骤
5.3 性能综合优化数学模型
5.3.1 快速性优化数学模型
5.3.2 操纵性优化数学模型
5.3.3 耐波性优化数学模型
5.3.4 抗倾覆性优化数学模型
5.3.5 性能综合优化总目标函数
5.4 协同等功能优化数学模型
5.4.1 协同概念基础
5.4.2 USV在两个指定位置之间的几何路径规划
5.4.3 协同等功能优化数学模型
5.5 综合最优化数学模型
5.5.1 最优化设计变量
5.5.2 最优化目标函数
5.5.3 最优化约束条件
5.5.4 最优化适应度函数
5.6 本章小结
第6章 USV综合最优化分析
6.1 引言
6.2 综合最优化软件的构造
6.2.1 软件各界面的功能介绍
6.2.2 优化软件的操作步骤
6.3USV综合最优化计算及分析
6.3.1 不同优化算法的计算分析
6.3.2 外部分层策略和并行策略对优化算法影响情况的分析
6.3.3 讨论权重对优化系统的影响
6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：2904576
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