船舶概念设计中的优化方法（一）

本文全面地叙述了船舶概念设计中使用优化技术的综合计算方法。尽管通常繁重的互作都已自动化处理，但是本文的方法还是允许设计人员运用其船舶建造知识及创造性指导设计互作。本文所叙述的方法需要有一些可接受的海船设计手段配合：一台高级完善的数据库装置以及一些优化处理程序。该方法采用模块化结构，它便于设计人员修改和容纳各种 各样的分析方法和数据资料，使之适合于手中要解决的问题。同时也允许设计人员恰当地选择优化目标和规定约束条件。利用这种系统的时候，要求设计过程必须按照正常程序，即从一组关键参数开始一直进行到一个完整的船形的确定（指用重量、空间尺寸型数值数据等表示船形）。对设计过程中所利用的各种优化设计的好处了作了讨论，并与传统的计算机辅助设计方法作了比较（旧方法中所有的设计决定由用户来掌握）。利用专家系统的可能性也简要地作了介绍。本文以一艘护卫舰的船形初步设计的应用为例对推荐方法的原理和结构作了说明，在这个实例中研究了两种优化方法，第一种是由两个参数的优化，即依赖于长度和排水量之比m的宽度和吃水深度之比，第二种是多参数的优化，即宽度与吃水之比、长度和排水量之比m、外飘菱形系数等。此外，还对若干个不同的优化过程作了简要介绍，并对它们的优缺点和适用性等问题在船舶概念设计范围内作了介绍。     

船舶耐波性模糊优化方法研究

创建了一个基于优化平台概念的船舶耐波性模糊优化系统。该系统由优化平台、耐波性计算和型线改造3个子系统组成。利用这一优化系统对大型集装箱船的耐波性能进行了优化，结果说明该优化系统可实现以船舶耐波性因素为目标函数的最优化设计。     

船舶概念设计阶段多学科和多目标优化研究

船型设计之初,设计者往往会通过船舶多个学科的分析,并从很多船型方案中进行选择比较.该文基于多学科设计优化(MDO)的框架,采用多目标进化算法和决策技术的运用,讨论了船舶概念设计阶段的综合性能优化问题.将船舶总体概念设计按MDO的要求分解为系统控制层和5个子系统,考虑了排水量、综合效率、相对回转直径和造价等多目标函数,采用改进的非支配解排序的多目标进化优化算法(NSGA Ⅱ)和多学科可行解方法(MDF)求出Pareto最优解.然后用逼近理想解的排序方法(TOPSIS)对这些Pareto解进行选优.应用文中的方法,对35 000吨载重量的油船进行了概念设计分析.数值算例表明,综合多学科设计和多目标优化以及决策,能够有效、客观选择合理的船型和主尺度参数.     

船舶操纵性能优化中隶属函数及权重的确定方法

讨论了多目标优化问题中隶属函数及权重系数的确定方法，针对船舶操纵性能的各项指数提出了一种简单的计算方法，可用于初步设计阶段的船舶操纵性能优化。     

改进协同优化算法在船舶概念设计中的应用

文章介绍了多学科优化算法的发展以及在船舶设计中应用的广阔前景,针对其中的协同优化算法进行了详细介绍,并根据其存在的不足提出了动态罚函数的改进方法,通过对系统级优化问题进行改造,将其转化为无约束优化问题,降低了求解难度且提高了计算精度。对某型SWATH船阻力和结构的优化问题进行了简化、求解,最终结果降低了油耗,表明了该算法在船舶概念设计中应用的可行性。     

两层分级多学科设计优化在AUV概念设计中的应用

建立了自治水下潜水器总体概念设计的两层分级多学科设计优化框架的数学模型,借助试验设计方法进行设计变量与目标函数的相关性分析,选取对AUV总体概念设计结果最有影响的设计变量,进行多种优化搜索策略和多组不同初始设计值的多学科设计优化,最后得到自治水下潜水器概念设计的优化结果。     

基于多学科的大型船舶概念设计平台技术

文章首先分析了基于多学科的大型船舶概念设计平台的四层体系构架,然后对平台的关键技术进行了详细的分析和研究。平台的构建,实现设计流程化和自动化,对于分析船舶概念设计中复杂的耦合关系、优化制约总体方案的强影响参数、对比概念设计多方案、最终确定整体较优的方案、减少返工,以及提高设计效率和质量均具有重要意义。     

船舶结构理性设计方法热点问题与展望

介绍了船舶结构理性设计方法的理念、特点和意义,解释了它与传统的单纯依赖于设计者的经验或规范的设计方法的区别与优势。针对理性设计方法的基于计算机辅助计算和优化策略与算法的特点介绍该设计方法在应用中存在的问题,包括计算成本较大以及参数化建模困难等。并针对这些问题对国内外开展的相关研究及其进展进行了总结。最后,展望了船舶结构理性设计方法在船舶设计领域的应用前景。     

船舶动力系统的优化配置方法研究

在现代船舶工业中,船舶动力系统作为最复杂也是最重要的一个系统,受到广泛研究。由于整个动力系统涉及到机械、电子和通信控制等领域的技术,其设计和优化也变得非常棘手。本文在对船舶动力系统的工作原理和结构深入分析的基础上,提出一种基于神经网络算法的配置优化模型。该模型能够对船舶动力系统的架构设计和配置需求作有效的预测,并从动力输出和控制能力2个方面对船舶的动力系统做了优化仿真,从仿真结果看,本优化配置方法具有一定的应用价值。     

船舶空间优化中遗传算法的应用

随着海洋经济的发展,船舶朝着大型化、强动力方向发展。船舶设计工程需要考虑空间、动力、结构各方面因素,本质是一个多目标优化问题。船舶优化涉及因素越来越多,传统的基于单目标的优化解决方法已经不能适应船舶的现代设计方法。遗传算法是模拟生物自然选择进化过程的算法,能够解决多目标优化中的多组非劣解集合问题。本文设计基于遗传算法的船舶空间优化方案,给出船型、空间与阻力之间的最佳方案,最后给出仿真结果。     

基于Pareto遗传算法的船舶操纵性能多目标优化技术研究

针对船舶初始设计阶段船舶操纵性能优化这一复杂的多目标问题,开展相应的多目标优化方法研究。利用Pareto方法的特点,提出基于Pareto遗传算法来解决传统方法中的这个问题。经过优化可以得到均匀分布的Pareto解集,便于进行分析比较和选择,并给出计算实例。     

遗传算法在船舶航行性能优化中的惩罚策略

简要介绍了遗传算法的基本思想,讨论了运用该方法进行非线性函数约束优化约束处理的一种惩罚策略.然后对于船舶航行性能优化这一具体工程问题,运用该策略进行了优化计算.结果表明,该策略具有很强的实用性.     

风力助航在船舶航行中的优化建模研究

首先介绍风力助航船舶航行优化的原理,从原理出发描述燃料最省的航行路线模型建立方法,并且通过实验仿真说明风力助航船舶航线与风向和航速有关。在此基础上通过优化准则得到最优的目标函数,实现了风力助航船舶的最优路径。     

船舶优化设计中的一种交互式多目标规划方法

本文针对船舶优化设计及运输系统分析中,决策者与分析人员(或计算机)应不断交流决策要求及偏好信息以进行决策的需要,提出了一种新的交互式多目标规划方法,并开发出通用计算机程序。通过65000吨原油运输船的优化设计,表明这种方法具有简单适用、计算速度快等优点。     

极地航行船舶概念设计多目标优化方法研究

随着北冰洋海冰的融化,北极航线因其带来的巨大商业利益而变得越来越重要。因此,高效环保的绿色极地航行船舶研发显得尤为迫切。本文围绕极地航行船舶的冰/水动力特性,提出了以破冰航行效率作为衡量破冰能力的技术指标,进行了破冰航行效率的理论推导,建立了以破冰航行效率、EEDI和相对回转直径为目标函数的综合性能多目标优化模型,并以一艘油船为例开展了优化研究,为进一步确定极地船舶的主尺度和船型优化提供了方法。     

船舶水动力性能的多目标优化方法

很多对船舶水动力性能的优化都是对单一性能进行研究,已经不适用于现代化的造船要求。本文对不同遗传算法和粒子群优化算法进行分析,探讨其在船舶水动力性能优化方面的作用,以DTMB5415为母型船进行优化,改变不同算法的参数设置观察优化结果,最后通过分析Pareto解得到最适用于本次研究的优化算法及其参数设置。     

基于最优Pareto集的船舶出坞拖轮配置优化

本文采用多目标遗传算法求解船舶出坞拖轮配置优化模型的近似Pareto最优解集.针对遗传算法只能优化单目标、无约束问题,作者通过引入罚函数除去了船舶出坞中多变量非线性有约束问题的约束限制.文中利用加权和方法处理船舶出坞拖轮配置多目标优化问题,并按专家决策方法确定各目标函数的权系数.拖轮配置优化结果表明了多目标遗传算法的有效性,并为船坞主管进行船舶出坞拖轮配置决策提供了充分的依据.     

计算机辅助船舶轮机舱概念设计

轮机舱概念设计是船舶设计中最重要的任务之一,而概念设计又是产品设计中首要步骤,也是最富有创意的步骤。计算机辅助船舶轮机舱概念设计能规范轮机舱概念设计过程,并在各种约束条件下优化概念设计方案。本文详细叙述了轮机舱概念设计信息建模,原型系统的主要功能,各功能模块的设计开发方法和步骤以及应用示例。