隨著能源問題的日益凸顯，對海洋能源的勘探越來越引起人們的關(guān)注。海洋地震勘探是尋找海上能源的重要途徑，其關(guān)鍵在于對拖纜的精確控制，這是獲取較高勘探質(zhì)量的保證。在遇到突發(fā)情況時，上位機(jī)對拖纜做出精確及時的控制是保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提。對拖纜進(jìn)行控制的拖纜控制器是“水鳥”。本文基于遺傳算法和串級控制系統(tǒng)，提出了對海洋地震拖纜有效的控制策略。首先分析了串級控制的基本概念與組成結(jié)構(gòu)、“水鳥”串級控制系統(tǒng)的工作過程，建立基于串級系統(tǒng)的控制數(shù)學(xué)模型，并利用simulink進(jìn)行仿真。探究了MATLAB遺傳算法工具箱的使用方法，計算了優(yōu)化“水鳥”水翼角度轉(zhuǎn)動“最優(yōu)組合”問題。針對海洋地震拖纜系統(tǒng)上位機(jī)對多個“水鳥”的控制問題，選取一種海上常見避險工況，并對該工況進(jìn)行分析計算，建立數(shù)學(xué)模型并利用“罰函數(shù)法”進(jìn)行約束處理，得出基于遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)，并提出適用于該類工況一般情況的適應(yīng)度函數(shù)公式。通過研究，驗證了遺傳算法得出的結(jié)果在準(zhǔn)確性上完全可以滿足實際工程需求；“水鳥”串級控制系統(tǒng)符合控制要求，在快速性和穩(wěn)定性上比非串級系統(tǒng)有一定優(yōu)勢；提出的海上避險工況拖纜陣列控制適應(yīng)度函數(shù)公式能夠完成對該工況所有情形... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
圖錄
表錄
第一章 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 世界海洋油氣資源現(xiàn)狀
        1.1.2 海洋物探技術(shù)
        1.1.3 海上地震勘探拖纜系統(tǒng)
    1.2 海洋地震拖纜控制研究綜述
    1.3 本文研究的目的和意義
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 遺傳算法
    2.1 遺傳算法的基本思想
    2.2 遺傳算法的數(shù)學(xué)理論
        2.2.1 模式定理
        2.2.2 積木塊假設(shè)
        2.2.3 收斂性分析
    2.3 遺傳算法的特點(diǎn)
    2.4 遺傳算法的基本原理與方法
        2.4.1 控制參數(shù)的選擇
        2.4.2 約束條件的處理
    2.5 本章小結(jié)
第三章 MATLAB 遺傳算法工具箱及其應(yīng)用
    3.1 基本簡化模型
    3.2 用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化控制
        3.2.1 優(yōu)化目標(biāo)與約束處理
        3.2.2 算法設(shè)計
    3.3 MATLAB 遺傳算法工具箱
        3.3.1 MATLAB 遺傳算法工具箱
        3.3.2 工具箱應(yīng)用步驟
    3.4 基于 MATLAB 工具箱的模型優(yōu)化
        3.4.1 優(yōu)化環(huán)境
        3.4.2 優(yōu)化過程
        3.4.3 優(yōu)化結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于串級系統(tǒng)的拖纜控制器
    4.1 串級系統(tǒng)
        4.1.1 串級控制的概念與結(jié)構(gòu)
        4.1.2 串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢
    4.2 水鳥控制系統(tǒng)基本原理及工作過程
        4.2.1 基于串級系統(tǒng)的“水鳥”控制系統(tǒng)
        4.2.2 串級控制系統(tǒng)的工作過程
        4.2.3 “水鳥”水翼角度測量
    4.3 建模與仿真
        4.3.1 數(shù)學(xué)模型建立
        4.3.2 Simulink 建模與仿真
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于遺傳算法的海洋地震拖纜某避險工況陣列控制研究
    5.1 避險工況介紹
    5.2 遺傳算法處理與計算
    5.3 工況計算
        5.3.1 工況 1：單個障礙物
        5.3.2 工況 2：多個障礙物
        5.3.3 工況 3：多個“水鳥”
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄 MATLAB 遺傳算法運(yùn)行信息數(shù)據(jù)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海洋資源勘探拖纜水平振動的魯棒自適應(yīng)控制[J]. 張亮,張維競,劉濤.  振動與沖擊. 2013(14)
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[3]地震拖纜的復(fù)模態(tài)振動主動控制[J]. 張亮,張維競,劉濤.  海洋工程. 2013(01)
[4]Matlab環(huán)境下基于遺傳算法的正弦波信號參數(shù)提取[J]. 李振輝,李凱,姜美雷,孔祥源.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2013(02)
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博士論文
[1]海上地震數(shù)據(jù)多纜采集與記錄系統(tǒng)設(shè)計研究[D]. 馬靈.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[2]基于遺傳算法的海水淡化及其集成系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 伍聯(lián)營.中國海洋大學(xué) 2012

碩士論文
[1]海洋地震拖纜姿態(tài)動態(tài)仿真研究[D]. 吳喆瑩.上海交通大學(xué) 2012
[2]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的嵌入式水鳥控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 史斌杰.上海交通大學(xué) 2012
[3]基于廣義α算法低應(yīng)力拖纜動力學(xué)仿真及實驗研究[D]. 張廣磊.上海交通大學(xué) 2012
[4]橫向流作用下海洋地震拖纜姿態(tài)控制研究[D]. 王春杰.上海交通大學(xué) 2011
[5]“嵌入式”海洋地震拖纜控制器設(shè)計與研究[D]. 段磊.上海交通大學(xué) 2011
[6]嵌入式水鳥操控系統(tǒng)設(shè)計[D]. 楊桂康.上海交通大學(xué) 2009
[7]基于嵌入式水鳥的海上地震拖纜運(yùn)動控制與仿真研究[D]. 張小卿.上海交通大學(xué) 2009
[8]嵌入式水鳥操控系統(tǒng)軟件開發(fā)研究[D]. 劉曉偉.上海交通大學(xué) 2009



本文編號：3171973