吃水受限内河船舶航行性能综合优化的分层并行混沌算法

船舶航行性能综合优化设计分析是一项非常重要的工作。基于分层思想、并行算法和混沌算法,建立了吃水受限内河船舶性能综合优化的数学模型,设计了一种求解此类问题的基于敏感变量分段的分层并行混沌复合算法。编制了界面友好的VC＋＋软件。对于吃水受限内河船舶快速性和操纵性综合优化问题,进行了遗传算法、混沌算法、并行混沌算法和分层并行混沌算法的大量优化计算,结果表明：该复合算法计算可靠、效率高;为吃水受限内河大型船舶综合优良船型设计奠定了良好基础。     

内河大型船舶快速性能及结构力学特性综合优化方法研究

建立了内河大型船舶快速性能及结构力学特性综合优化的数学模型,基于并行算法、遗传算法和分层思想,构造了一种基于敏感变量分段的分层并行遗传复合算法,并将其应用于求解此类综合优化计算问题.对于内河大型船舶快速性能及结构力学特性综合优化问题,进行了遗传算法或并行遗传算法及其分层并行遗传算法的大量优化计算,结果表明:该复合算法不但能有效地克服遗传算法的早熟问题,而且计算可靠、效率高;为内河大型船舶设计方案的综合评估及综合优化船型设计准备了前提条件.     

数字集群通信在内河船舶安全导航中的应用

船舶在内河航道航行时,往往会遇到航道变窄、多船只并行航行等危险情形,因此需要依赖先进的数字集群通信系统,在船舶之间建立通信链接,并通过安全引导系统,对每个船舶的位置信息、航行信息进行综合处理,从而最大限度降低内河船舶航行时的安全隐患。本文主要介绍了一种新型的内河船舶集群通信系统,能够兼容各种类型的船只,并通过优化信道,使得整套系统能够具备非常强的抗干扰性能,而且由于采用了高度的集成化设计,该系统的成本很低,具有广阔的应用市场。     

船舶动力学性能及结构特性的综合优化方法

建立船舶动力学性能及结构特性综合优化的数学模型;基于并行算法、遗传算法和混沌算法,构造一种并行遗传混沌算法,并将其应用于求解此类综合优化计算问题;编制了界面友好的vc＋＋软件.对于船舶动力学性能及结构特性综合优化问题,进行单目标或多目标条件下的遗传算法或混沌算法及其并行或复合算法的大量优化计算.计算结果表明：该算法不但能有效地克服遗传算法的早熟问题,而且耗时少、计算可靠、效率高;船舶动力性能及结构特性综合优化结果较同类优化设计的综合性能指标高.     

基于并行遗传混沌方法的UUV性能综合优化分析

从船舶快速性、操纵性和能源系统等角度出发,建立分析UUV性能的综合优化数学模型;基于遗传算法、混沌算法、分层并行思想,构造一种分层并行遗传混沌方法,并将该方法应用于求解此类综合优化问题。利用此方法,分析数学模型中的目标函数类型及性能指标权重对该优化计算问题的影响。计算结果表明,该分层并行遗传混沌方法能较好的解决此类优化问题,其计算结果稳定可靠、约束满足程度好、效率高。同时,目标函数类型的不同及性能指标权重的改变均对该优化问题有较大影响。该UUV性能综合优化方法提供了一种优化设计思路,综合性能指标较高。     

基于多波束仰扫的内河船舶吃水检测技术*

为防止内河船舶超吃水航行,需对船舶吃水主动进行实时动态检测,提出一种基于多波束声纳测深系统的内河船舶吃水检测系统。以声纳测距技术为基础,设计内河船舶吃水检测系统方案,完成检测系统软件架构设计与多波束声纳测深系统通信协议,采用多波束声纳测深数据滤波去噪算法滤除异常数据,系统实现了船舶吃水轮廓的清晰准确成像,并能数字化、实时显示船舶吃水深度,对于内河船舶吃水监管控制有一定可行性。     

船舶航行过程信息分层采集优化算法

为了提高船舶航行过程信息采集的准确性,减小由于数据采集环境干扰产生的误差,提出船舶航行过程信息分层采集优化算法。在处于航行状态的船舶上安装船舶采样设备,按照信息的不同采样要求构建分布式分层模型。利用安装的船舶航行采样设备,在构建分布式分层模型下,从动态信息层和静态信息层2个方面对船舶航行信息进行分层采集,并将采集到的信息进行模数转换处理,保存最终的数字信息,实现船舶航行过程信息的分层优化采集。经过实验发现,与传统的船舶航行过程信息采集算法相比,船舶航行过程信息分层采集优化算法的平均采集误差率降低了3.43%。     

船舶航行性能优化的模糊遗传算法

模糊遗传算法是一种模糊优化与遗传算法紧密结合的优化方法。它兼有模糊优化的考虑到模糊因素从而更能贴近工程的实际情况和遗传算法的全局寻优能力强的特点。本文中模糊优化采用限界搜索法，它可针对模糊非线性一规划给出一个特定的清晰解。对应特定水平则委托遗传算法进行寻优。为处理等式和不等式混合约束，通过惩罚策略将其吸入遗传算法中染色体的适值。本文采用该方法对船舶航行性能进行优化，以船舶的快速性、操纵性和耐波性三个航行性能综合最优为目标函数，具体做法是取三个性能指标的线性加权和，最后建立的数学模型包括三个等式约束和五个不等式约束。根据以上思想本文用VC＋＋6．0开发了ShipPO优化平台，并在其上进行船舶航行性能优化计算，结果表明，该京城地少，全局寻优能力强，非常符合工程需要。     

基于改进NSGA-Ⅲ的内河集装箱船舶配载多目标优化

内河集装箱运输差异化特征导致船方配载决策时考虑多目标优化，为满足船舶运输经济性和适航性需求，以优化船舶堆栈占用数量、阻塞箱数量、稳性高度、横倾角值及纵倾值为目标，构建内河集装箱船舶配载多目标优化模型。为实现多目标优化问题有效求解，采用灰熵并行分析法改进第三代非支配遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅲ,NSGA-Ⅲ),将灰熵并行关联度作为适应度值引导算法进行精英选择。结果表明：改进后算法在求解性能表现上优于采用一般选择策略的算法，对算例参数设置具有较好鲁棒性，可为船方实际制定内河集装箱船舶配载计划提供一定决策支持。     

一种大中型船舶航行性能综合优化的计算软件

模糊优化与遗传算法相结合构成一种模糊遗传算法，建立了大中型船舶航行性能综合优化数学模型，开发了基于VC 的ShipPO优化系统。该系统操作简便，显示直观、清晰，具有很强的实用性。     

高速单体船航行性能与结构力学特征综合优化初步研究

建立高速单体船航行性能与结构力学特征综合优化的数学模型,将遗传算法改进成一种适应多目标和多约束的算法,并将其应用于高速单体船航行性能与结构力学特征综合优化计算问题,利用界面友好的VC 软件编程。优化结果表明,改进的遗传算法计算可靠、效率高,并为设计综合性能优良的高速单体船船型准备了良好的基础条件。     

内河航道定级与船舶大型化发展

随着我国经济的进一步发展和可持续发展战略的实施,运能大、占地面积小、能耗低、污染少的内河航运必将发挥出更大的作用。此外,内河船舶标准化、大型化的发展趋势日趋明显,小吨位船舶的运能及经济性劣势迫使其快速 淘汰,不少地区早年的航道定级已然不适应内河航运的发展需求。若城市的开发建设按不合理的航道定级标准进行规划控制,将极大地限制内河航运的发展,并对船舶的航行构成重大安全隐患。结合实际情况,探讨长三角地区内河航道定级调整的若干设想,并提出相关建议。     

Evolutionary trajectory planning of ships in navigation traffic areas

By taking into account certain boundaries of the maneuvering region, along with navigation obstacles and other moving ships, the problem of avoiding collisions in navigation traffic areas was reduced to a dynamic optimization task with static and dynamic constraints. In heavy navigation traffic areas and within coastal zones, correct selection of a ship's speed, when accompanied by the necessary trajectory changes, is a crucial element of safe navigation. This paper presents a modernized version of the evolutionary ship trajectory planning system in which a new parameter was introduced, namely changes of the ship's speed along particular sections of the trajectory. Generally, a safe trajectory is estimated using specialized genetic operators for modifying the trajectory. Here, an additional operator was added to the system that mutates the ship's speed. Sample results present the safe trajectory for a ferry meeting other moving ships and navigational constraints on its way. Received for publication on Dec. 2, 1998; accepted on June 16, 1999     

基于遗传算法的内河船舶避碰路径优化研究

提出一种遗传算法用于解决内河狭窄弯曲航道中的船舶避碰问题。运用算法的空间寻优能力,设计简单的编码,根据航道及障碍物等约束条件,按照一定的优化准则设计出相应的适应度函数。通过计算机仿真表明,该方法具有良好的避碰路径寻优能力,为最终实现自动避碰奠定基础。     

内河多工况船机桨匹配优化设计

[目的]内河船舶在航行时存在顺水、逆水和急流等多种工况,传统的内河船舶船?机?桨匹配设计方法仅对船舶在逆水上行时进行了匹配设计,而在顺水下行工况,因船舶推进效率低、主机利用率低,造成油耗成本高、经济性较差等,因此需进行多工况内河船舶船?机?桨匹配优化设计.[方法]首先,在不同工况下对内河船舶推进系统的各参数进行设计,并...     

Energy efficiency optimization analysis of fuel cell/lithium battery hybrid ship based on whale optimization algorithm北大核心CSCD

[目的]为提升船舶的能源利用率,对多因素影响下的燃料电池/锂电池混合动力船舶能效优化方法进行分析。[方法]基于Matlab/Simulink仿真建模软件,建立对象船舶的能效仿真模型,研究通航环境要素对船舶能效的影响。考虑动力源特性和船舶功率需求,提出基于模糊逻辑的功率分配策略,以优化系统能量流动。然后在此基础上,以系统总能耗最低为优化目标,建立考虑多因素的船舶航速非线性优化模型,采用鲸鱼优化算法开展优化模型动态寻优,并进行不同航行方法和航行时间约束下的能效优化分析。[结果]结果显示,在总航行时间不变的情况下,采用所提的考虑多因素的船舶能效优化方法可以降低船舶5.04%的总能耗和13.16%的燃料电池氢气总消耗。[结论]所述方法对船舶节能减排具有积极的作用,同时对提高船舶续航力和经济性具有重要意义。     

内河无人船局部路径规划和循迹控制

提出了内河无人船在水流中的局部路径规划算法,并在直线Line of Sight算法基础上设计了一般曲线路径的LOS循迹控制算法。将此算法结合完成了内河无人船的航行试验,实现了在落潮、涨潮等不同水流条件下的无人自主航行,验证了所提算法的有效性和实用性,对内河无人船的应用研究具有借鉴意义。     

绿色能源双体无人艇艇型综合优化分析

为了实现绿色能源双体无人艇的艇型最优设计,本文对艇型设计的多目标策略和智能优化算法进行研究。首先综合考虑太阳能和风帆以及快速性、操纵性、耐波性和抗倾覆性四大性能对艇型设计的影响,建立综合优化数学模型;然后基于遗传算法改编的综合优化设计软件确定总目标函数最优情况下的遗传次数、种群规模、变异概率和交叉概率;最后采用外部分层策略对遗传算法结合粒子群和混沌算法,进行了混合算法的比较分析。结果表明,相比于单一遗传算法,混合算法的优化效果更好,且在不同载波概率情况下,遗传算法+粒子群算法的优化效果均为最佳,外部分层策略可以有效提高寻优效果。     

遗传算法在船舶电缆布局优化设计中的应用研究

船舶电缆布局优化是实现船舶布线自动化的一项技术难题,这一问题的解决可节省大量电缆布局设计的时间和费用。建立优化模型,并对传统遗传算法中初始种群的产生方法、选择算子及变异算子进行改进,增加检测操作,从而构造求解该模型的改进遗传算法。仿真结果表明,该算法是一种具有全局寻优能力的布局优化方法,具有高效性、实用性,并可扩展于解决船舶设计中的其它优化问题。