普通双体无人艇艇型综合优化设计分析

本文基于一艘典型的单体试验艇(长宽比约为11∶1),在单体试验艇艇型参数基础上考虑其综合性能(快速性、操纵性)进行双体无人艇的艇型综合优化设计分析。讨论不同子目标函数的分配权重时,优化结果随着不同遗传代数的变化,根据优化计算得到了设计排水量100 t的包括低、中和高速双体无人艇的9组最优化结果。根据优化结果得到遗传算法的收敛代数,分析子目标函数关于吃水敏感度,并探讨影响操纵性性能的艇型瘦长度和艇型中纵剖面投影的关系。运用单体艇进行双体无人艇的优化设计办法可为相似的无人艇性能优化设计提供参考,得到的9组优化结果可用于今后加入更多性能指标进行优化提供对比分析。     

基于改进遗传算法的新型水面无人艇性能综合优化分析

艇型的设计受到多种因素约束,各种因素常常互相矛盾,因此,若以某一个指标为主,将会减弱其他方面的性能.所以在选取艇型的各项参数时,应全面综合考虑各个参数对艇型影响程度.文中对一种新型水面无人艇的快速性、操纵性、耐波性和抗倾覆性进行综合优化计算,将水面无人艇的综合性能优化问题转化为4个子系统性能的优化问题.对4个子系统的设计变量进行耦合,并将子目标函数以一定的形式组合成总目标函数.兼顾4个性能的约束条件,构造惩罚函数,最终构造出水面无人艇的性能综合优化数学模型.文中提出3种策略改进遗传算法,通过优化数学模型接口来编制、优化软件,并进行优化计算分析.研究结果表明:成长机制改进的遗传算法具有很好的寻优性能,且成长机制中遗传因子和进化权重对寻优效果的影响最大.     

高速单体船航行性能综合优化的遗传混沌算法

建立高速单体船航行性能综合优化的数学模型,将遗传算法和混沌算法复合构造一种改进的遗传混沌算法,并将其应用于高速单体船航行性能综合优化计算问题,利用界面友好的VC 软件编程.优化结果表明,该遗传混沌算法计算可靠、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.     

无人艇远程优化服务平台设计

针对各类无人艇新艇型优化设计系统相对独立、设计信息相对封闭、设计周期长、成本高及缺乏综合集成平台等一系列问题,本文提出一种基于互联网的无人艇远程优化服务平台。以一种水面无人翼滑艇为研究对象,综合考虑无人艇快速性、操纵性、耐波性及抗倾覆性,结合约束条件,建立航行性能的无人艇艇型综合优化数学模型,并基于Visual Studio平台构建1套水面无人艇综合优化服务平台。采用打包工具将平台制作成可供安装的客户端应用程序,通过远程控制软件和网站发布的形式实现服务平台的远程应用。经测试,无人艇远程优化服务平台可靠性良好,计算结果稳定,计算结果文件传输方式可靠。可有效缩短新船研发与设计周期,降低设计成本。     

计算机辅助无人艇自动操纵性研究

为了有效提高无人艇操控性能,确保无人艇自身安全,设计计算机辅助技术的无人艇自动操纵性控制技术。首先分析高速无人艇操控机理模型,建立无人艇多自由度数学模型,然后根据当前数据结构最小化的数据准则原理,引入线性函数,动态坐标划分为差平面,提出对应控制策略,最后采用计算机辅助技术建立的偏差自适应体系实现无人艇操控调整。仿真实验数据证明,本文技术的无人艇航线跟踪和自主航行控制性能明显提高。     

高速单体船航行性能综合优化的遗传混沌算法

建立高速单体船航行性能综合优化的数学模型，将遗传算法和混沌算法复合构造一种改进的遗传混沌算法，并将其应用于高速单体船航行性能综合优化计算问题，利用界面友好的VC＋＋软件编程。优化结果表明，该遗传混沌算法计算可靠、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。     

基于高速单体无人艇航行性能的并行优化方法

基于高速单体无人艇航行性能建立包括快速性、操纵性和耐波性的综合优化数学模型,构造混合的遗传混沌算法(GAPCA)和混沌遗传算法(PCAGA),并编制相关软件对该模型进行综合优化计算,探讨混合算法和单一算法(遗传算法(GA)和混沌算法(CA))优化性能的优劣,同时研究二次载波搜索域区间比例和区间并行次数对优化效率的影响,得到遗传混沌优化算法和混沌遗传优化算法相比单一优化算法寻优效率高,不同算法对应于不同的最佳二次区间搜索比例。     

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。     

UUV操纵性能综合优化模型研究

操纵性能是无人潜器（UUV）航行的重要性能之一,其优劣直接影响到UUV的航行安全和稳定性,UUV操纵性能评判和优化是UUV优化设计的重要组成部分.基于AUTOSUB型无人潜器的设计模型,在充分分析艇体操纵性能的基础上,重点研究UUV水平运动和垂直运动性能,提出了较为完备的UUV操纵性能优化数学模型.采用模糊评判方法构造操纵性系统总目标函数,利用专家咨询法确定了各子系统的权重;通过大量艇体操纵性能数据对各个性能指标进行统计分析,选择模糊数学中对应的隶属度函数进行拟合,确定相应隶属度函数参数;利用禁忌搜索算法对遗传算法的改进而得到的遗传禁忌搜索算法（GA-TS）,由并行和分层策略改进遗传算法得到的并行遗传算法（PGA）以及遗传二次载波算法（LGA）,将数学模型与这3种算法集成,利用C＋＋语言编写了UUV操纵性能优化软件.通过对总系统优化得到的遗传禁忌搜索算法寻优能力最强,利用该算法研究水平面运动和垂直面运动2个子系统,得到各个性能指标权重对系统目标函数影响程度的排序,同时分别得到-组最佳性能的权重分配.     

无人艇动稳性试验与数值验证

海上高速无人艇具有十分重要的军事价值,能够完成监视、情报收集、侦察、扫雷、武装保护反潜和精确打击的任务。然而无人艇在执行任务时可能会应对恶劣的海况、多变的运动状态,对自主控制的无人艇而言,其安全性能存在巨大挑战。提高稳性性能,避免海上无人艇高航速状态下的倾覆,是其他功能得以实施的重要保证。本文设计并进行了无人艇高速横倾直航实验,通过对无人艇模型航行姿态、稳性的测量,调整、确定无人艇部分参数。对于无人艇的横倾直航实验进行数值验证,为总体布局优化的进一步探索提供依据。     

高速单体船快速性和操纵性综合优化混沌算法

以高速单体船为研究对象,通过了综合论证及分析,建立了以快速性和操纵性为目标函数的综合优化数学模型。以MATLAB6.5为工作平台,应用变尺度混沌优化算法,编制了优化程序,并对高速单体船快速性和操纵性的仿真模型进行在线优化。优化结果表明:变尺度混沌算法对高速单体船快速性和操纵性综合优化是有效且可行的。     

高速三体船的快速性综合优化研究

讨论了一种高速三体船的快速性综合优化设计问题,在对一型三体船进行系列模型试验的基础上建立了快速性综合优化设计数学模型.采用遗传算法作为优化方法,编制了C++优化计算程序,基于大量的计算,确定了合理的进化代数;得到了快速性指数在傅汝德数Fr为0.32~0.44之间随速度和船长的变化曲线.文中提出的优化方法及计算结果可为高速三体船初步设计提供技术支撑.     

基于小生境遗传算法的单体船船型参数优化

针对船型参数优化中变量众多的特点,提出了一种基于小生境遗传算法和Holtrop总阻力计算公式的单体船船型参数优化方法.该方法中以总阻力作为目标函数,以主要船型参数为优化变量,在保持排水量不变的情况下优化主要船型参数,得出修长系数、水线面系数和宽吃水比均能收敛到相应的临界值,因此优化时可优先确定这些参数值.采用该方法对DTMB5415船的船型参数进行了优化,结果显示优化后的船型总阻力性能要明显优于原船型.该方法对于单体船船型参数优化具有较强的实用性.     

基于最优控制的双喷推无人艇路径跟踪方法

针对双喷推无人艇自主航行时的路径跟踪问题,采用最优控制的方法进行求解。根据双喷推无人艇的动力学特性建立双喷推无人艇三自由度运动方程,并由任务需求设定目标函数;在此基础上,根据航行实况建立约束条件,从而得到求解双喷推无人艇路径跟踪问题的数学模型。通过建立含有拉格朗日松弛项的哈密顿函数,将带有复杂约束的优化问题转化为无约束优化问题,采用粒子群优化算法求解最优拉格朗日乘子,并将其代入哈密顿函数;采用广义梯度下降法对数学模型进行求解,得到最优的喷泵电机转速,从而实现对双喷推无人艇的路径跟踪控制。设计实船试验验证方法的有效性,双喷推无人艇路径跟踪试验结果表明,双喷推无人艇实测的轨迹与设定轨迹的最大偏差不超过3m,该方法具有可行性和实用性。     

基于MATLAB的船舶快速性和结构特性综合优化初步研究

以MATLAB 6.5为工作平台,使用仿真软件Simulink对高速单体船快速性以及结构特性的联合系统建立了数学模型。通过程序计算比较得出各设计变量的较优组合。在此基础上,从混沌变量、权系数不同、目标函数形式以及敏感变量等多个方面对结果的影响做出了分析。计算结果表明:变尺度混沌算法是有效且可行的。     

高速单体船推进和操纵智能控制联合仿真

文章建立了高速单体船推进和操纵系统的数学模型,并在MATLAB/Simulink平台上建立了相应的仿真模型,实现了高速单体船推进和操纵的联合运动仿真;在仿真过程中,文中使用了模糊控制器和粒子群优化的PID控制器分别对推进和操纵系统进行了控制;仿真结果表明:高速单体船的平面运动过程被比较客观地反映出来,同时两种智能控制方法的控制效果很好,使得在航向控制时,不仅超调量小,而且稳定性好.文中的研究为船舶推进和操纵同时考虑的动态综合分析提供了一种评判优劣的平台;同时这种联合的带智能控制的方法也为船舶初步设计时的综合分析提供了一种参考.     

基于综合航行性能最佳的大型船舶船型参数的一种设计方法

本文提出了一种在复杂航态条件下基于船舶综合航行性能最佳的船型参数确定方法,编制了计算软件.大量计算结果表明:软件运行稳定性好、可靠性高.使用该软件能方便地得到各设计变量的航行性能综合最优可能性分布函数,该函数直观地反映了船舶最佳综合航行性能随单个设计变量的变化规律,为解决设计变量间对于性能综合贡献量化比较和船舶多航态情况下船舶综合航行性能最佳的船型参数确定提供了一种具有实用价值的方法;为船舶设计方案的综合评估、船舶参数的综合决策和提高船舶设计效率准备了条件.     

三体高速客货运输船设计方案概要

多体船与同吨位单体船相比,前者可获得单位面积排水量时更大的甲板面积、良好的横稳性、优良的抗沉性和适航性。高速水运相对于其他运输方式而言,具有装载量大、营运成本低、初始投资少等显著优势。文中以某型具有特定滚装功能(可携带冷藏集装箱、汽车等)的三体客货运输船为例,详细介绍其主要技术参数、设计方案、材料和动力装置的选取情况,总结了三体船的受力特点,对同类型船设计中危险工况确定的强度分析和结构优化具有一定的指导意义。     

首升力体、首鳍/尾板与船体水动力相互干扰与匹配研究

升力体技术已被CFD、缩比模型试验和实船试验证实,在零航速与有航速情况下均可减小船舶在波浪中的运动响应,提高船舶耐波性。该文以数值计算为主要技术手段,结合模型试验验证,开展了首升力体、首鳍/尾板与船体水动力相互干扰与匹配研究。首先,采用自由船模拖曳的数值模拟方法,开展了基于快速性的首升力体与船体位置匹配研究,获得了首升力体在船体上的较佳位置;其次,对首升力体加装首鳍,分析了首升力体、首鳍组合与船体水动力相互干扰,获得了复合初步船型方案;再次,对复合初步船型方案加装尾板,讨论了首升力体、首鳍、尾板组合与船体水动力相互干扰,获得了复合优化船型方案;最后,对复合优化船型方案在规则波中的运动响应进行数值预报与对比分析,并预报不规则波中的减摇效果。文中的研究成果可为后续首升力体在单体船上的应用提供技术支撑。