【摘要】：伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,不可再生能源消耗的水平持續(xù)擴(kuò)增,生態(tài)環(huán)境的改善存在迫切性,節(jié)能減排逐漸演變?yōu)閷W(xué)術(shù)界的熱門話題。世界范圍內(nèi)各大航運(yùn)公司也在這方面給予了高度的關(guān)注,并致力于研究新技術(shù)和方法減少現(xiàn)有能源消耗和開發(fā)新型生態(tài)能源。太陽能和風(fēng)能等具有代表性的綠色能源在這種形勢下逐漸發(fā)展為船舶行業(yè)的重要能源,而太陽能作為一種在未來很長時(shí)間不用擔(dān)心枯竭的新型無污染能源成為能源研究方向的重點(diǎn)。全世界有關(guān)方面學(xué)者都在探討如何將太陽能利用到船舶中,用來減少船舶有害氣體的排放。本文主要的研究內(nèi)容如下:首先,通過對(duì)在海上行駛的船舶進(jìn)行受力分析,推導(dǎo)并建立舵鰭聯(lián)合減搖控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。同時(shí),通過研究太陽輻射原理以及船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)對(duì)船上光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響,建立船上光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出能量數(shù)學(xué)模型。其次,先后分析并建立減搖鰭和舵系統(tǒng)的性能指標(biāo)。針對(duì)減搖鰭系統(tǒng)分析四個(gè)方面建立其性能指標(biāo),分別是橫搖角方差、鰭角方差以及鰭角速率和負(fù)載能耗。而針對(duì)舵系統(tǒng)則分析削減阻力、航向誤差導(dǎo)致的附加能耗和操舵頻率過高所引起的船舶額外能量消耗等方面進(jìn)行研究。伴有光伏特性的船舶系統(tǒng)性能指標(biāo)全面考慮能量消耗、減搖效果和航向精度等主要方面,并提出伴有光伏特性的船舶姿態(tài)優(yōu)化多目標(biāo)函數(shù)。再次,利用兩種智能優(yōu)化算法,一種是老舊的多目標(biāo)遺傳算法,另一種是新提出的多目標(biāo)布谷鳥算法,從伴有光伏特性的船舶系統(tǒng)性能指標(biāo)優(yōu)化方向出發(fā)對(duì)PID的K_P、K_I和K_D進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整,同時(shí)對(duì)性能指標(biāo)中的權(quán)系數(shù)和系統(tǒng)的適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行展開改良。最后,分析不同的多目標(biāo)算法對(duì)系統(tǒng)適應(yīng)度函數(shù)值、PID的三個(gè)參數(shù)和伴有光伏特性的船舶系統(tǒng)性能指標(biāo)和展開仿真分析。仿真結(jié)果證明了多目標(biāo)布谷鳥算法不但提升了收斂的穩(wěn)定性,而且還能夠改良最優(yōu)解的質(zhì)量,同時(shí)能夠防止迭代過程中陷入局部最優(yōu)解導(dǎo)致尋優(yōu)失敗。利用多目標(biāo)布谷鳥算法不但可以提升船舶減搖效果,在一定程度上優(yōu)化航向控制精度和降低系統(tǒng)的能量消耗的同時(shí)船上光伏發(fā)電系統(tǒng)能量輸出也達(dá)到最初設(shè)計(jì)時(shí)的理想效果。綜合仿真分析,可以得知本研究是對(duì)船舶新能源領(lǐng)域的拓展,體現(xiàn)出非常高的研究價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U664.82
【圖文】：

船的外型如圖1.1。這種船舶的船長等于11.8m ，船寬等于 3.6m ，標(biāo)準(zhǔn)載客人數(shù)為 30 人，其配置了 3.6kW太陽能電池板，能夠?qū)㈦娔艽鎯?chǔ)起來。除此之外，船的動(dòng)力部分應(yīng)用新型的脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，游船的速度可提升至4.32kn。圖 1.1 頤和園“桑普號(hào)”太陽能船2007 年底，我們國家沈陽一家名為泰克太陽能應(yīng)用的公司開發(fā)了新型的太陽能供能的船舶，并將其命名為“001”號(hào)，船長等于6.2m，寬1.9m

亞洲最大太陽能船隊(duì)—“太陽能愛之船 2”號(hào)研發(fā)成功，其外型見圖1.2。船舶長度等于13m ，并應(yīng)用較為特殊的雙體船設(shè)計(jì)，可以搭載的人數(shù)為 36 人，船上總共裝配了6 組蓄電池，各組容量等于48V 、90Ah，蓄電量能夠提升至26kWh。除此之外，船上總共配置了 2 個(gè)20kW 交流馬達(dá)，總動(dòng)力大概為38kW ，航速極限值可提升至9kn

圖 1.2 臺(tái)灣高雄“ 太陽能愛之船2 ”號(hào)年 6 月，著名的太陽能船舶“尚德國盛”號(hào)第一次航行，而且被作展館”。船舶長度等于31.85m，寬度等于9.8m，寬度等于7m ，，其外型見圖 1.3。這艘船舶是我們國家首艘將太陽能、柴油機(jī)電的船舶。如果日照條件存在區(qū)別，那么船體運(yùn)行所需的的動(dòng)力組之間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)配，時(shí)速能夠提升至8.1kn，減少的電力消耗超

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2792690