本文關鍵詞：一種水面無人艇艇型概念設計及綜合性能優(yōu)化分析

  更多相關文章： 小水線面單體水翼復合艇 無人艇 航行性能 綜合優(yōu)化 數(shù)學模型 并行遺傳復合形 縱向穩(wěn)定性

【摘要】：近年來，由于陸地資源的緊缺，海上資源的陸續(xù)開發(fā)，水面無人艇的發(fā)展越來越受到各國的重視。小水線面船作為水面無人艇家族的新型成員，其艇型設計方法仍然是采用傳統(tǒng)的艇型設計方法，即通過選型論證，經(jīng)過理論的反復計算、推導、修改而最終定型，這樣不但增加了設計者的工作量，而且使得設計周期加長，還容易使得設計者一般情況下得不到最優(yōu)的船型。根據(jù)船舶設計原理，通過對小水線面單體船的研究，增加水翼，初步構造了一型無人艇艇型——小水線面單體水翼復合艇。針對無人艇的功能，利用多目標優(yōu)化分析的方法對上述艇型進行了優(yōu)化設計。 首先，本文根據(jù)單體小水線面水翼復合艇的特點，對其設計變量進行選擇，并且根據(jù)設計的規(guī)范確定了其綜合優(yōu)化的約束條件，在對航行性能中快速性和操縱性（回轉性和直線穩(wěn)定性）綜合考慮后，建立了水面無人艇航行性能的綜合優(yōu)化數(shù)學模型。 其次，本文在遺傳算法、復合形算法和混沌算法等基礎算法的基礎上，通過加入分層并行思想構建了新的優(yōu)化算法，基于C++編寫了優(yōu)化程序；并最終選取分層并行遺傳復合形算法作為本文的最終優(yōu)化算法，經(jīng)過大量優(yōu)化計算，，取得了綜合性能最優(yōu)的單體小水線面水翼復合艇船型參數(shù)，而且還探討了不同目標權重分配以及不同目標函數(shù)組合下的優(yōu)化結果。 最后，本文利用上述優(yōu)化得到的結果根據(jù)母型船改造法設計了水下部分的型線，并且本文還對單體小水線面水翼復合艇的穩(wěn)定性做了初步的分析，其中重點分析了該艇的縱向穩(wěn)定性，通過計算，得出了該艇的縱向穩(wěn)定性滿足要求。 綜上所述，本文主要是考慮單體小水線面水翼復合艇的航行性能，通過對快速性和操縱性的分析，確定了設計變量、約束條件、數(shù)學模型；然后本文對其進行大量的優(yōu)化計算，并對結果進行了相應的分析，最終優(yōu)化結果表明該優(yōu)化方法具有高效性、可靠性，最后還對縱向穩(wěn)定性做了初步的分析。為以后的單體小水線面水翼無人艇航行性能的優(yōu)化建模，提供了基礎平臺。
【關鍵詞】：小水線面單體水翼復合艇 無人艇 航行性能 綜合優(yōu)化 數(shù)學模型 并行遺傳復合形 縱向穩(wěn)定性
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U674.77
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-24
• 1.1 引言13-14
• 1.2 本課題的目的和意義14-16
• 1.2.1 無人艇的簡介14
• 1.2.2 本課題研究的實際意義14-15
• 1.2.3 本課題研究的理論意義15-16
• 1.3 無人艇的國內外研究概況16-21
• 1.3.1 無人艇的國外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.2 無人艇的國內發(fā)展現(xiàn)狀19-21
• 1.3.3 無人小水線面單體水翼復合艇研究現(xiàn)狀21
• 1.4 多目標優(yōu)化設計研究現(xiàn)狀21-23
• 1.5 本文的主要研究內容23-24
• 第2章 單體小水線面水翼復合艇的綜合優(yōu)化數(shù)學模型24-36
• 2.1 引言24
• 2.2 艇型概念設計24-25
• 2.3 單體小水線面水翼復合艇航行性能優(yōu)化數(shù)學模型25-34
• 2.3.1 航行性能優(yōu)化設計變量25-26
• 2.3.2 航行性能優(yōu)化目標函數(shù)26-34
• 2.4 約束條件34-35
• 2.5 航行性能綜合優(yōu)化數(shù)學模型35
• 2.6 本章小結35-36
• 第3章 優(yōu)化設計原理及優(yōu)化算法36-47
• 3.1 引言36
• 3.2 優(yōu)化設計原理36-38
• 3.2.1 優(yōu)化設計的數(shù)學模型36-38
• 3.2.2 迭代計算的過程38
• 3.3 遺傳算法38-41
• 3.3.1 基本原理38-39
• 3.3.2 計算流程39-40
• 3.3.3 并行遺傳算法40-41
• 3.4 復合形算法41-43
• 3.4.1 基本概念41
• 3.4.2 計算流程41-42
• 3.4.3 復合形算法優(yōu)化改進42-43
• 3.5 混沌算法43-44
• 3.5.1 基本概念43
• 3.5.2 計算流程43-44
• 3.6 分層并行算法44-46
• 3.7 本章小結46-47
• 第4章 單體小水線面水翼復合艇航行性能綜合優(yōu)化分析47-62
• 4.1 引言47
• 4.2 綜合優(yōu)化程序47-51
• 4.3 綜合優(yōu)化計算分析51-61
• 4.3.1 優(yōu)化目標函數(shù)權重52
• 4.3.2 基礎優(yōu)化算法計算52-53
• 4.3.3 并行優(yōu)化算法計算53-55
• 4.3.4 分層優(yōu)化計算55-56
• 4.3.5 分層并行優(yōu)化算法計算56-58
• 4.3.6 不同目標權重的優(yōu)化計算58-60
• 4.3.7 不同目標函數(shù)的優(yōu)化計算60-61
• 4.4 本章小結61-62
• 第5章 單體小水線面水翼復合艇型線設計及穩(wěn)定性初步分析62-68
• 5.1 引言62
• 5.2 型線設計62-64
• 5.3 穩(wěn)定性分析64-67
• 5.3.1 靜水中的縱向運動方程64-67
• 5.3.2 縱向運動穩(wěn)定性分析67
• 5.4 本章小結67-68
• 第6章 總結與展望68-70
• 6.1 論文工作總結68
• 6.2 論文工作展望68-70
• 參考文獻70-73
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及其他研究成果73-74
• 致謝74

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1 沈泓萃;趙峰;;艦船綜合航行性能虛擬試驗環(huán)境(數(shù)值水池)頂層研究[J];艦船科學技術;2007年02期

2 楊素軍;范佘明;;船舶航行性能虛擬測試技術研究進展[J];船舶工程;2011年S2期

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本文編號：617243