基于多目标粒子群算法的船舶主尺度优化设计研究

粒子群优化是一种新兴的进化计算技术。文章基于多目标粒子群优化算法讨论了船舶主尺度论证中的多目标优化和决策问题。对于多目标优化问题,采用基于Pareto占优方法的多目标粒子群算法得到最优解,然后采用距离理想解最近的方法对这些Pareto最优解给出排序。应用文中给出的两个阶段求解方法,对散装货船概念设计阶段主尺度确定的问题进行了分析。结果表明,综合多目标粒子群优化和决策技术,能够迅速、客观地选择合理的船舶主尺度,可以给设计人员提供更多的选择。这种综合方法也能够广泛用于船舶其他设计领域。     

船舶结构多目标模糊优化的对称解法

本文基于模糊集理论，提出了结构多目标模糊规划的对称解法。定义了多目标模糊规划的模糊有效解和模糊弱有效解。给出了几个实用的求解模型，船舶结构设计的实例表明这些方法是可行和实用的。     

基于多目标遗传算法和主成分分析的船型主尺度论证

为了解决船舶方案设计中面临的方案生成和决策问题,引入多目标遗传算法和综合评价方法,将船舶主尺度确定转换为多目标优化和决策评价问题,使用第二代快速非劣解排序的多目标遗传算法(NSGA II),在一个迭代周期获得多个可行解,采用主成分分析方法对备选解进行综合评价,按照主成分得分给出比较排序。以一艘水面船舶在概念设计阶段的船型主尺度论证为例,数值结果表明所采用的方法是可行的且具有较好的适应性。     

湘桂运河适用船型推荐

针对湘桂运河建设规划方案，采用约束多目标优化法作为船型推荐方法，利用航道等级和《内河过闸运输船舶标准船型主尺度系列》的相关规定，确定湘桂运河可选船型的主尺度系列。根据湘桂两地的货类、货物运输需求及发展趋势，确定适用于湘桂运河的船舶种类，即干散货船、集装箱船和滚装货船。利用经济性论证方法，通过建造成本、航线和年运费收入、营业成本、现金流量、投资回收期、财务净现值等指标，比较满足条件的各船型，选择经济性最佳者作为湘桂运河的适用船型。     

船舶操纵性能优化设计方法研究

分析了描述船舶操纵性能的在个操纵性指数，建立了以操纵性能为目标函数的优化模型，利用离散复合形方法给出了船舶主尺度、船型系数和舵面积等几何要素的优化计算方法，并给出某货船的计算实例。     

层次分析法在大型水面舰船船型多方案优选中的应用

将定性分析与定量分析相结合的层次分析法，应用于解决大型水面舰船船型优选排序这一多方案多目标的决策问题。解决分析及计算实例表明，层次分析法具有科学、省时、省力、实用的特点，适于对多方案、多目标的复杂系统作定量分析，是船型论证和船舶初步设计进行船型优选决策，以确定船舶主尺度要素的有效方法。     

船舶主尺度方案的多目标模糊优化设计

本文主要介绍一种多目标模糊优化设计方法,它解决了船舶优化设计中的模糊性,在综合考虑多种目标的作用后求得较合适的方案。文章将这种方法应用到某散装水泥船的主尺度方案优选中,并将计算结果与实船数据进行比较。     

基于广义模糊判决的船舶结构多目标模糊优化设计

本文构造满足模糊约束的各模糊目标子集的隶属函数，根据广义模糊判决的不同形式提出了结构多目标模糊优化设计问题的三种解法，转化为单目标普通规划求解。附有船舶结构的应用示例。     

渤海海峡船舶流的调查与分析

综合考虑渤海海域的船舶流量、船舶种类、船舶尺度,分析该海域船舶航迹分布特征,包括船舶航迹的离散程度及主船舶流的宽度等,给出渤海海峡水域船舶交通流模型,为渤海海峡的船舶交通管理及船舶定线制规划提供参考依据.     

基于多目标粒子群优化和主成分聚类分析的船舶主尺度分析

根据多个技术和经济指标进行船舶主尺度优化论证是船舶设计人员需要着重解决的问题。提出结合粒子群优化和主成分聚类两阶段的方法进行船舶主尺度论证分析。建立了以载重量、建造费用、服务航速和提供舱容为设计指标的水面船主尺度论证模型。采用多目标粒子群优化算法对船舶优化模型进行求解,获得问题的Pareto解集。使用主成分聚类分析对该数据集进行综合评价。先将Pareto解集进行主成分分析,使用前2个主成分就能够表达原始数据的绝大部分信息,再通过对主成分进行聚类,获得不同类别中Pareto解集的特征,根据第一主成分得分获得每个聚类中设计样本的排序,最终可以从Pareto解集中得到折中解。利用主成分分析和聚类技术还研究了变量在主平面上的映射以及聚类特性。给出了1艘水面船的主尺度论证算例,表明本文给出的方法合理可行。     

改进的多目标优化算法及其在船舶设计中的应用

对多目标优化问题的固定加权和方法加以改进,采用随机权系数方法将多目标优化问题转换成为单目标优化问题,利用序列二次规划方法获得问题的最优解。由于权系数的随机性,多次运行能够得到多目标优化问题的Pareto优化解和Pareto前沿。和固定权系数相比,这种方法能够找到非凸均衡面上所有的Pareto最优解。采用TOPSIS法进行多属性决策(MADM)研究,对Pareto最优解给出排序。针对船舶概念设计阶段主尺度确定过程的多目标优化问题,给出了一艘散装货船两个优化目标的数值算例。计算结果表明,随机加权和方法可以求出多目标Pareto最优解集,和先验加权方法相比,随机加权方法能为设计者提供更多的选择;和遗传算法相比,现在的方法简便且精度良好。     

船舶主尺度神经优化分析

本文阐述了以随机神经网络系统理论应用于船舶主尺度优化设计的新方法。介绍了神经网络的模拟退火优化算法的特点与基本思想、数学模型和计算步骤，并给出船舶主尺度神经优化设计的实船算例，以及与其他优化方法之比较。     

船舶主尺度方案的博弈优选

优化选择的船舶主尺度方案需要具有较好的经济性、技术性能,而博弈论是研究解决、优化决策选择的科学,根据船舶主尺度方案优选问题与经济学中博弈问题之间的相似性,从博弈的观点确定了船舶设计中的博弈方及其对应的策略空间,即各设计目标视为博弈问题博弈方;设计变量集合视为所有博弈方的战略集组合,从而提出了船舶主尺度方案优选设计问题的博弈方法。通过实例应用表明,合作博弈论方法能更好地综合反映设计目标的要求,优选结果更加合理。     

油船主尺度确定

1973年国际防止船舶造成污染公约的1978年议定书规定,载重量二万吨以上的原油船和载重量三万吨以上的成品油船都要设置专用压载水舱,并对货油区范围内的专用压载水舱和非油处所要求满足保护面积指标。作者就贯彻这一新规定,对载重量三万至十万吨级原油船主尺度有关问题作了研究。本文简要分析了新规定引起油船主尺度、结构重量与容量、货舱结构划分形式等方面的变化,引述了作者建立的有关确定主尺度的主要数学模型,并给出了以多目标分层序列最优化方法确定油船主尺度的方法和过程。文后附按此方法对六万五千吨载重量原油船主尺度确定的计算结果。     

造船周期,网络技术和模糊分布

本文就船舶建造周期的模糊性建立了相应模糊网络计划设计模型，并给出了各工艺阶段周期模糊分布确定方法，编制了船舶建造模糊网络计划图设计软件。     

船舶多工况操纵运动仿真及其在初步设计中的应用

首先整理了前人的试验资料，建立了船舶多工况操纵运动数学模型及其仿真系统，给出了一种新的风力及风力矩数学模型并预报了船舶在风力作用下的操纵运动；并且提出了估算浅水中船体水动力的新方法，预报了船舶在浅水中的操纵性能；同时，对船舶紧急停船运动进行了仿真研究，给出了合理的计算模型。最后基于船舶操纵性能仿真系统开发了一个利用船舶操纵性能确定船型尺度的初步设计系统。     

多学科设计优化技术在船舶初步设计中的应用

首先阐述了船舶的设计过程,指出传统的船舶初步设计是一种串行的设计模式,即是先确定主尺度,然后根据主尺度确定船型.这种设计模式通常只能得到一个满足各指标要求的可行解,而得不到全局最优解.将多学科设计优化技术(MDO)应用到初步设计阶段,将主尺度的确定与船型变换并行考虑,使主尺度的确定充分利用后期船型变换的信息,可实现全局最优的设计.最后,本文以油船的优化为例进行了验证.     

船舶设计方法与模糊技术

本文指出了船舶设计中存在大量模糊问题，并以船型设计中的主尺度和方型系数优选、型线限界参数优选和螺旋桨的设计几个具体问题，论述了相应的模糊处理技术方法。最后，对模糊数学及模糊论方法在船舶应用前景进行了展望。     

内河驳船主尺度的模糊优化

本文在大量统计分析的基础上,考虑到内河驳船初步设计阶段种种不确定因素的影响,提出了一种内河驳船模糊优化模型。利用PC 1500计算机编制了通用程序,可自动或人工干预下生成内河驳船的主尺度,研究了航道水深对驳船主尺度的影响。本方法缩短了船舶初步设计的周期,提高了初步设计的科学性,为今后船舶设计专家系统的建立作了必要的准备。     

模糊综合评判方法在船舶主推进装置选型中的应用

综合考虑船舶主推进装置的效率、费用、可靠性、操作性与可维修性等各项指标，运用模糊综合评判理论对供选用的主推进装置型式进行评判，论证并确定船舶最佳的主推进装置型式。