本文關(guān)鍵詞：動力定位系統(tǒng)的推力分配研究

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【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展和人類生活水平的提高,使得人類對各類資源的需求量越來越大。近年來,隨著陸地和近海資源的日漸枯竭,人類對深海的開發(fā)越來越頻繁。由于傳統(tǒng)的錨泊技術(shù)無法滿足深海作業(yè)的要求,越來越多的海洋平臺和船舶采用了動力定位系統(tǒng)。動力定位系統(tǒng)能利用自身推進(jìn)器產(chǎn)生的推力來抵消外界力,從而使船舶或海洋平臺保持在指定位置或者沿著期望的軌跡運(yùn)動。作為動力定位系統(tǒng)的重要組成部分,推力分配的主要作用是根據(jù)動力定位所需要的總推力來計算各推進(jìn)器的最優(yōu)推力,使動力定位系統(tǒng)的相關(guān)性能得到提升。本文以“新�；�9”號耙吸式挖泥船為研究對象,該船的特點(diǎn)是采用了槳/舵組合。因此文中重點(diǎn)研究了以槳/舵組合為主推的推力分配問題,這比采用全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的推力分配問題要困難的多。文中針對槳/舵組合這個研究對象,建立對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。目標(biāo)函數(shù)中主要考慮能源消耗的最小化、艏向最優(yōu)、推進(jìn)器機(jī)械磨損最少、最小化推進(jìn)器最大推力等幾方面。約束中主要考慮推力、力矩的平衡,推進(jìn)器的推力區(qū)域,舵角變化率,推力變化率等限制。文中分別采用了序列二次規(guī)劃算法和自適應(yīng)混沌粒子群算法兩種優(yōu)化算法來處理推力分配問題。這兩種算法各有優(yōu)缺點(diǎn),比如前者穩(wěn)定快速,但易陷入局部收斂;后者是一種改進(jìn)后的智能仿生算法,結(jié)構(gòu)簡單、全局收斂、易于實(shí)現(xiàn),但運(yùn)算時間較長。在不同的測試環(huán)境條件下,代入適當(dāng)參數(shù)進(jìn)行仿真測試,經(jīng)過多次仿真得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,上述兩種算法均能達(dá)到預(yù)期效果。相對于序列二次規(guī)劃算法,自適應(yīng)混沌粒子群算法所得結(jié)果更優(yōu),但要想應(yīng)用到實(shí)船的動力定位系統(tǒng)中還需要縮短運(yùn)行時間。
【關(guān)鍵詞】：動力定位系統(tǒng) 推力分配 序列二次規(guī)劃法 自適應(yīng)混沌粒子群法
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U674.38;U664.82
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-18
• 1.1 課題研究背景13
• 1.2 課題研究意義13-14
• 1.3 動力定位系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 推力分配國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 推力分配的發(fā)展趨勢16-17
• 1.6 課題主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 船舶動力定位系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型18-27
• 2.1 “新海虎 9”號挖泥船主要參數(shù)18
• 2.2 船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.3 環(huán)境因素數(shù)學(xué)模型21-23
• 2.3.1 風(fēng)載荷21-22
• 2.3.2 流載荷22
• 2.3.3 二階波浪慢漂力22-23
• 2.4 模型仿真23-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 動力定位推進(jìn)系統(tǒng)27-38
• 3.1 動力定位系統(tǒng)原理27
• 3.2 動力定位系統(tǒng)組成27-29
• 3.3 推力分配系統(tǒng)的原理和組成29-34
• 3.4 推力器的敞水特性34-36
• 3.5 槳一槳干擾36-37
• 3.5.1 槳一槳干擾的原因36
• 3.5.2 槳一槳干擾的處理36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第4章 序列二次規(guī)劃法應(yīng)用于推力分配研究38-62
• 4.1 推力分配概述38-42
• 4.1.1 推力分配問題的基本要求38
• 4.1.2 推力分配目標(biāo)函數(shù)38-39
• 4.1.3 推力分配約束條件39-42
• 4.2 序列二次規(guī)劃方法42-45
• 4.2.1 序列二次規(guī)劃方法的發(fā)展與研究現(xiàn)狀42-43
• 4.2.2 序列二次規(guī)劃算法基本原理43-44
• 4.2.3 Matlab求解二次規(guī)劃問題44-45
• 4.3 推力分配中的切換45-51
• 4.3.1 控制器46-47
• 4.3.2 切換47-48
• 4.3.3 可切換的推力分配系統(tǒng)在實(shí)船中的應(yīng)用48-51
• 4.4 基于序列二次規(guī)劃方法的推力分配實(shí)現(xiàn)51-61
• 4.4.1 推進(jìn)器布置情況51
• 4.4.2 推力分配動態(tài)優(yōu)化區(qū)域51-52
• 4.4.3 推力器數(shù)學(xué)模型52-53
• 4.4.4 推力優(yōu)化分配的目標(biāo)函數(shù)及約束條件53-56
• 4.4.5 推力優(yōu)化分配算法實(shí)現(xiàn)56-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 自適應(yīng)混沌粒子群算法應(yīng)用于推力分配研究62-77
• 5.1 粒子群算法概述62-65
• 5.1.1 粒子群算法的起源62-63
• 5.1.2 粒子群算法的基本原理63-64
• 5.1.3 PSO的應(yīng)用64-65
• 5.2 自適應(yīng)混沌粒子群算法65-67
• 5.2.1 ACPSO算法基本原理65-67
• 5.2.2 PSO與ACPSO算法的比較67
• 5.3 ACPSO仿真結(jié)果與分析67-75
• 5.3.1 參數(shù)和初值設(shè)置67-68
• 5.3.2 仿真結(jié)果68-72
• 5.3.3 選取不同ACPSO參數(shù)下的仿真比較72-75
• 5.4 兩種算法比較75
• 5.5 本章小結(jié)75-77
• 結(jié)論與展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研成果85-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張杰;羅亮;王明航;方俊;蔣磊;;DP定位船舶推力系統(tǒng)設(shè)計原則[J];科技與企業(yè);2013年01期

2 祝慶慶;俞孟蕻;盧佳佳;韋華;;海洋工程船推力分配策略[J];艦船科學(xué)技術(shù);2013年05期

3 夏偉江;動力定位系統(tǒng)(DPS)船舶的產(chǎn)生、發(fā)展及在海洋石油勘探、開發(fā)、生產(chǎn)等階段的應(yīng)用[J];天津航海;2005年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 成爭榮;一類改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法[D];青島大學(xué);2011年

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本文編號：1083452