船舶动力定位系统推力分配优化方法研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a6532460
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着陆地上生物和矿产资源的日益紧缺,世界上的各个组织和国家纷纷开始将目光投向广袤的海洋,并在海洋资源探索上投入了大量的人力和物力,这在一定程度上促进了海洋装备技术的发展。船舶动力定位系统作为一种被广泛应用于海洋工程船上的具备高技术含量的海洋装备,其在海洋探索特别是在深海探测领域发挥着重要作用。推力分配环节在动力定位过程中发挥着至关重要的作用,它是连接控制系统和推进系统之间的纽带,直接决定了船舶上的各个推进器将要产生的推力的大小和方向。本文是通过仿真的方式对某工程船进行推力分配优化方法研究。  主要工作内容如下:  (1)建立了动力定位船舶的三自由度运动数学模型以及风、浪、流等干扰力模型和推进系统模型等。还设计了动力定位系统PID控制器,并分别通过开环仿真和闭环仿真实验的方式验证了船舶模型的正确性和所设计的控制器的可行性。并且在综合考虑了控制系统输出的的给定推力(力矩)与推进系统产生的实际推力(力矩)之间的推力(力矩)误差、系统能耗、推进器的推力极限等因素之后,建立了通用的推力分配优化目标函数和约束方程,并在此基础上得出了船舶动力定位系统推力分配优化模型。  (2)针对自适应遗传算法仍然存在的部分“早熟”现象和局部搜索能力较差等不足,结合模拟退火算法可以在一定程度上接受恶化解和具有比较好的局部搜索能力等优点。于是本文将两种算法结合,提出了自适应遗传模拟退火算法的混合算法,其一方面更好的避免了“早熟”现象的出现,另一方面提升了求得全局最优解的能力。  (3)在使用序列二次规划算法进行寻优过程中,它往往具有收敛速度比较快,局部搜索能力比较强等优点,但是同时它也具有比较容易陷入局部最优解,且对初始解依赖比较强等的不足。因此,本文将它与遗传算法结合,提出了遗传序列二次规划的混合算法,其既可以发挥遗传算法的全局搜索能力,又可以发挥序列二次规划收敛速度快,局部搜索能力强的优点,同时解决了序列二次规划法依赖初始值的问题,提高了算法的求解精度和收敛速度。  (4)将自适应遗传算法和两种混合算法作为推力分配优化方法进行了仿真验证,并通过仿真结果对三种算法进行了对比分析。同时对推力分配冗余策略进行了仿真研究,其中主要模拟了单个侧推故障、两个侧推故障和单个主推故障三种故障情况,验证了目标船舶的推进系统的冗余能力。
其他文献
永磁同步电机伺服系统在工业、农业和航天等领域应用十分广泛,由于其作为一种新型的交流伺服系统比直流电机伺服系统具有明显的优势,在很多场合已经取代了直流电机成为伺服系统
光子晶体作为当今比较新颖的研究课题,利用其禁带和局域特性可以设计性能优良的光学元件,其中基于光子晶体结构设计制作的光学传感器具有体积小、信号响应速度快、检测灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点,已成为光学传感领域研究的热点问题。本文从光子晶体基本特性出发,与表面等离子型传感器相结合,设计了含金属插层的光子晶体结构,进而引入石墨烯材料对其进行优化,并对折射率传感特性进行分析,为光子晶体传感器的研究提供了
压电换能器是声波测井仪器的关键部件,用于发射和接受声波信号。在测井仪器中,压电换能器通常是配对使用的。试验表明,只有当配对使用的压电换能器具有相同的谐振频率和频带
目前许多国家非常重视电动汽车或者混合动力汽车的研制和发展,国内一些城市已将电动大客车批量生产并用于公交系统。但是在世界范围内,发展电动汽车还存在几项关键性技术没有被攻破,动力电池能量管理是其中一个很重要的研究课题。在动力电池能量管理系统中,电池的荷电状态(SOC)是最为关键的一个状态量,反映了电池的剩余电量从而为驾驶员提供续航里程的重要信息。本文的主要任务就是对电动汽车用铅酸电池的SOC估算方法进
导航定位是自主移动机器人技术体系中一个非常重要的研究内容,受到了国内外学者的广泛关注。本文围绕自主移动机器人的实际使用环境及其对导航定位精度的要求,开展了理论与实际
学位
随着计算机、多媒体以及通讯技术的飞速发展,以图像为主的多媒体信息迅速成为重要的信息传递媒介,而且图像中的文字包含了重要的语义信息,比如图像中道路指示牌上的指示文字
先进机器人技术在医疗领域的广泛应用,拓展了医生的手术能力,提高了手术的质量。然而,这些先进技术的应用对医生的操作要求越来越高,给医生的培训带来巨大困难。针对此类问题
学位
频率为0.0001~20Hz的声波称为次声,具有频率低、波长长、传播距离远等特点。次声广泛存在于自然界、工业生产环境、交通运输环境和军事环境中。在我们生活的环境中次声广泛的存
近年来,虚拟现实技术在科学数据可视化、计算机游戏、机器人路径规划仿真和计算机辅助设计等方面得到十分广泛的应用,同时虚拟场景及场景中的三维物体的复杂度以及人们对场景
随着风电机组装机总量的增加,人们对风电机组可靠性提出了更高的要求,由此可以看出风力发电机组的故障诊断自动识别程度对风电的进一步发展具有重要意义。本文选取风力发电机