在海洋資源的開發(fā)過程中,用到的設(shè)備往往是大型的裝置,這些裝置的運(yùn)輸、安裝、維修和拆卸離不開起重船的作業(yè)。伴隨著起重船在實(shí)際施工中的廣泛應(yīng)用,為保證作業(yè)過程中的安全性、高效性和培訓(xùn)船員過程中的經(jīng)濟(jì)性,起重船模擬器的研究正在逐步深入。本文詳細(xì)研究開發(fā)了“藍(lán)鯨”號(hào)起重船施工過程中壓載調(diào)載的仿真系統(tǒng),該系統(tǒng)實(shí)時(shí)模擬起重船進(jìn)行壓載水調(diào)載時(shí)管網(wǎng)系統(tǒng)中各管元、艙室的流量變化,使起重船舶能夠抵消起重作業(yè)引起的傾覆力矩,保持浮態(tài)穩(wěn)性在安全范圍內(nèi)。本文在總結(jié)和分析“藍(lán)鯨”號(hào)起重船在各種工況下起重作業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對(duì)其施工過程中的浮態(tài)和穩(wěn)定性變化進(jìn)行了深入的研究,設(shè)計(jì)并確定了壓載調(diào)載仿真系統(tǒng)的浮態(tài)和穩(wěn)性計(jì)算流程。同時(shí),采用船級(jí)社對(duì)起重船的穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了校核。針對(duì)仿真系統(tǒng)中壓載方案自動(dòng)生成的問題,在研究現(xiàn)有自動(dòng)調(diào)載算法的基礎(chǔ)上,分析總結(jié)了粒子群優(yōu)化算法(PSO)的優(yōu)點(diǎn)和局限性。本文提出了一種多目標(biāo)略減粒子群優(yōu)化算法(MORAPSO),并將其應(yīng)用于起重船的自動(dòng)調(diào)載控制當(dāng)中。對(duì)改進(jìn)前后產(chǎn)生的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解進(jìn)行了比較,證明了多目標(biāo)略減粒子群算法的優(yōu)越性。針對(duì)壓載水艙流量問題,在總結(jié)和分析壓載水管網(wǎng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用有限元節(jié)點(diǎn)法建立了壓載水管網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型,采用分割矩陣法求解各管網(wǎng)的流量、壓力矩陣方程。通過實(shí)例計(jì)算得到了各管元的流量值,并與EPANET進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了有限元法節(jié)點(diǎn)法的可行性。最后,根據(jù)壓載水調(diào)載仿真系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境,針對(duì)系統(tǒng)功能和系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)等具體開發(fā)了一套完整的壓載水調(diào)載仿真軟件。利用起重船實(shí)際工況運(yùn)行軟件對(duì)此工況下調(diào)載的模擬仿真,將生成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與相應(yīng)工況下實(shí)船的數(shù)據(jù)相對(duì)比,數(shù)據(jù)的誤差保持在允許范圍內(nèi)。并且該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各壓載水艙的相關(guān)數(shù)據(jù),能根據(jù)不同工況自動(dòng)生成壓載水調(diào)整優(yōu)化方案。
【學(xué)位單位】：山東交通學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U674.35
【部分圖文】：

連海事大學(xué)）從挪威引進(jìn)雷達(dá)和海洋工程模擬器，上海海運(yùn)學(xué)院從英國引進(jìn)一套航海模擬器，并開展了研究研發(fā)工作，隨后集美大學(xué)和其他各地航海院校相繼也進(jìn)行了引進(jìn)及研發(fā)，為我國開展船舶模擬器研發(fā)工作奠定了良好的基礎(chǔ)；大連海事大學(xué)自主研發(fā)的航海模擬器將視景、運(yùn)動(dòng)和駕駛進(jìn)行模塊化，最終全部集成到航海模擬器中，目前該技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，也得到了國際認(rèn)可，為我國在國際船舶模擬器研發(fā)領(lǐng)域爭(zhēng)得了一席之地；哈爾濱工程大學(xué)也在虛擬仿真技術(shù)方面也取得了新的突破，通過對(duì)深水鋪管起重船的駕駛、鋪管、起重和動(dòng)力定位等多方面進(jìn)行研究，開發(fā)了一套深水鋪管起重船駕駛模擬系統(tǒng)；2018 年 12 月 4 日，國內(nèi)首家海洋工程數(shù)字技術(shù)中心在天津投入運(yùn)營，由中海油與多家高校及科研院所聯(lián)合研發(fā)完成，該中心設(shè)有浮托、吊裝、水下作業(yè)、工程船舶四大仿真平臺(tái)，開創(chuàng)了我國海洋工程數(shù)字仿真技術(shù)領(lǐng)域的先河，可為國內(nèi)外海洋工程關(guān)鍵崗位人員提供模擬演練和培訓(xùn)，標(biāo)志著我國在虛擬仿真技術(shù)研究與研發(fā)方面有了新的突破。

秦軍超 “藍(lán)鯨”號(hào)起重船調(diào)載仿真技術(shù)研究運(yùn)用 MATLAB 軟件進(jìn)行算法驗(yàn)證，分別用基本粒子群算法和略減粒子群算法生成目標(biāo)函數(shù)為橫傾、縱傾平方的適應(yīng)度函數(shù)值，如圖 3.3、3.4 所示，從圖中可以看出，伴隨著粒子群進(jìn)化代數(shù)的增加，出現(xiàn)局部最優(yōu)解的概率增大，部分個(gè)體出現(xiàn)了早熟且收斂性比較差，且基本粒子群算法所求的適應(yīng)度函數(shù)值普遍比改進(jìn)后算法所求的適應(yīng)度值偏低，不利于對(duì)應(yīng)工況下壓載水艙水量求得最優(yōu)解。通過略減速度改進(jìn)的粒子群算法得到的最優(yōu)解集要優(yōu)于傳統(tǒng)的粒子群算法，局部最優(yōu)解出現(xiàn)的頻率變低，降低了早熟問題發(fā)生幾率。

數(shù)為： mF Ff Ff Ff12（3.17）公式（3.17）中 ,00,0xxxFx（3.18）具體 MORAPSO 算法流程圖如圖 3.2 所示：圖 3.2 略減粒子群算法流程圖3.4.4 算法驗(yàn)證本文采用改進(jìn) MORAPSO 多目標(biāo)略減粒子群優(yōu)化算法作為起重船壓載水系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)載算法，目標(biāo)函數(shù)為公式（3.3）、（3.4）。在 MATLAB 環(huán)境下，將改進(jìn)后的算法應(yīng)用到試驗(yàn)中，粒子群優(yōu)化算法中參數(shù)設(shè)定為：粒子群搜索空間為M =3，
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本文編號(hào)：2849318