基于改进进化算法的螺旋桨设计方法研究

本文采用约束直接搜索法进行螺旋桨设计,建立了初步设计和终结设计的数学模型,并运用进化算法优化求解,经过多个实例验算,取得了满意的结果.     

粒子群优化算法在螺旋桨三维翼型剖面设计中的应用

螺旋桨作为船舶等海上运输设备的主要动力来源和方向控制器,对船舶工业的发展起着重要的作用。随着螺旋桨动力学理论和结构设计的不断完善,针对船舶螺旋桨的改进技术也层出不穷。本文在传统螺旋桨升力线理论的基础上,针对螺旋桨的三维翼型剖面设计引入了粒子群优化算法,并用该优化算法对设计过程进行功能和结构的优化。     

时域辛多分辨算法在水面无人艇雷达波隐身设计中的应用

水面无人艇是近年来重点发展的无人装备。无人艇具有体积小、运动灵活等特点,可执行巡逻、侦察、对舰攻击等军事任务。因其作战使用特点,雷达波隐身应用也较为普遍。无人艇艇面设计简洁,但对艇上的艇面设备未重点关注,艇面设备多且较杂乱,是雷达波隐身设计的重点。论文重点关注水面无人艇艇面设备的雷达波隐身设计,采用基于恒定横向波数的周期性时域辛多分辨算法对具备二维薄金属方片阵列结构的雷达波隐身屏蔽网反射系数进行了建模仿真,结果证明了时域辛多分辨算法可用于雷达波隐身屏蔽网的隐身设计。     

改进差分进化算法在舰船电力系统网络重构中的应用

针对舰船电力系统的网络重构,建立了以负载恢复量、开关操作数和发电机效率均衡为多优化目标的舰船电力系统故障恢复模型,提出了一种带自适应离散断点算子和动态变异、交叉因子的改进离散差分进化算法进行求解。改进后的算法能有效地提高收敛速度,并克服传统差分进化算法收敛精度不高、易陷入局部最优的问题。舰船电力系统网络故障恢复算例表明,该方法能获得更好的系统重构方案,并具有较好的优化性能。     

改进蚁群算法及其在船舶最优航线导航中的应用

由于海洋航行环境复杂,同时受到各种风、浪、流等多种因素的影响,使得在通航水域发生的安全事故随之增加,造成巨大的财产损失,同时危及船员的生命安全。为了保障船舶在海洋上安全高速航行,必须设计出最为安全可靠的最优航线。针对传统的蚁群算法在船舶最优航线导航过程中后期存在收敛速度慢、易出现停滞的缺陷,设计一种改进的蚁群算法进行船舶最优航线导航。首先利用混合更新策略,对船舶航线栅格上的信息素进行更新,然后在找到的船舶的所有可行航线中,搜索出最优航线,最后进行仿真测试。实验结果表明,相比较于对比算法,改进蚁群算法搜索到的航线更优,更为安全可靠,所耗费的时间少于对比算法,是一种效率高、可靠性好的船舶最优航线导航算法。     

遗传算法的改进策略及其应用

针对基本遗传算法在优化应用中遇到的诸如局部搜索能力差、计算量大、对较大搜索空间适应能力差和早熟收敛等棘手问题,本文将传统的单纯形搜索算法与遗传算法结合,提出了一种混合遗传算法,并在进化操作中将交叉,变异概率与个体的适应度结合提出了一种个体自适应概率,使算法在产生新个体的同时,最大限度地保护优秀个体不受破坏,从而提高了整个算法的运算效率;在上述基础上又引入了加速循环操作以加强对优秀个体的利用率,进一步提高算法的效率.通过典型测试函数的数值算例验证,表明本文方法不但可以有效地克服遗传算法的上述缺陷,而且计算速度、稳定性、精度都有明显提高.     

遗传学算法在船舶航线自适应控制器中的应用

为了提高大型海上运输船在复杂海上交通条件的航行能力和运载能力,研究船舶航线自适应控制器具有重要意义。随着船舶结构和功能的复杂化,船舶航线控制的准确度和可靠性的难度越来越大。本文系统介绍遗传学算法,并利用该算法的自适应搜索能力和参数优化技术,设计和优化船舶航线自适应控制器,提高其控制精度和鲁棒性。     

两种优化算法在螺旋桨优化设计中的应用与比较

为了获取合理且高效的船用螺旋桨,把数值优化算法引用到螺旋桨剖面设计中来。设计过程中以遗传算法和模拟退火算法为优化算法,以提高敞水效率为优化目标,通过优化算法的操作产生新翼型剖面,并结合面元法水动力性能预报程序进行原型桨与设计桨的水动力性能预报。由结果分析可知:结合优化算法的螺旋桨设计是可行的,且在算例中各算法的设置条件下,模拟退火算法无论在优化效果上还是在优化效率上都比遗传算法表现卓越。     

改进ViBe算法及其在运动船舶目标检测中的应用

为了抑制ViBe算法在海面动态背景视频下“鬼影”区域对船舶运动目标检测的影响,提高监控视频中船舶运动目标识别的准确率,提出一种改进的ViBe算法。首先,背景模型用连续帧初始化,以减少“鬼影”的影响;然后,使用自适应阈值和闪烁级别来减少海面杂波,同时采用像素点对比消除“鬼影”,提取运动目标前景,获取完整的运动目标区域。最后,对输入视频进行高斯金字塔多尺度分解,并采用改进的ViBe算法检测低分辨率视频中的移动船舶,完整提取了海上移动船舶。实验结果表明,所改进的算法消除了“鬼影”区域,减少了海面杂波的干扰,检测率为92.5%,单帧视频图像检测时间控制在97 ms以内,可准确、快速地检测和提取海面船舶运动目标。     

改进自适应惯性权重粒子群算法及其在核动力管道布置中的应用北大核心CSCD

[目的]旨在研究非线性自适应惯性权重粒子群优化算法,实现船用核动力一回路系统管道路径的布置优化设计。[方法]根据船用核动力一回路系统的管道布局设计特点,建立一回路系统的管道布局空间模型、约束条件和评价函数;基于管道节点数量,提出一种粒子群优化(PSO)算法的新型定长编码方法,然后结合该编码方法建立方向引导机制;在此基础上,针对粒子群优化算法易陷入局部最优解、收敛速度慢的缺点,结合辅助线性变化的学习因子,提出一种基于非线性自适应惯性权重的改进粒子群优化算法;将改进粒子群优化算法与协同进化算法相结合,提出一种用于求解分支管道布局问题的协同进化粒子群优化算法,以用于核动力一回路系统的管道布局优化。[结果]仿真结果显示,所提的改进算法与标准算法相比收敛速度提高了40%~50%,不仅能够得到更好的管道布局效果,还解决了标准粒子群优化算法容易陷入局部最优解的问题。[结论]研究成果可为船用核动力一回路系统管道布置的优化设计提供有益的参考。     

一种新的多学科协同优化方法及其工程应用

本文提出了一种新的多学科设计协同优化方法,并将其应用于潜艇分舱设计中.该方法在系统级通过学科级耦合变量的折中来得到系统级耦合变量,采用各学科级目标函数加权和来综合评价设计的优劣,避免了系统级优化过程,解决了标准协同优化算法系统级优化前期不收敛的不足,从而改善了数值稳定性,同时减少了总的计算迭代次数;在学科级目标函数中构建一致性惩罚函数,最终实现耦合变量之间的协调;在约束条件中实施变精度控制,逐步达到预期的精度要求,从而提高收敛性,并减少计算量.本文给出了新算法所得全局最优点即为所求原问题全局最优点的理论证明,并针对典型减速齿轮箱多学科设计优化问题,通过与标准协同优化算法在数值实验中的对比分析,验证了本方法在计算结果的收敛性、数值稳定性及可靠性等方面有优越性,最后通过在潜艇分舱设计中的应用体现了其工程实用价值.     

Dijkstra及其改进算法求最短路径的设计与实现

Dijkstra算法可以较好地解决工程设计和管理决策的最优化问题。以Visual Studio 2005为开发环境,给出了应用Dijkstra算法求最短路径的设计与实现,并讨论了该算法的改进和优化。     

一种改进的NURBS曲面和隐式曲面求交算法及在船体曲面求交中的应用

本文阐述了基于等值线法的非均匀有理B样条（Non-Uniform Rational B-Splines,NURBS）曲面与隐式曲面求交算法的原理,并提出了一种改进算法。通过缩小等值线的搜寻区间,采用拟牛顿迭代法求交点,使用B样条曲线拟合参数域上的交线等改进算法,提高了NURBS曲面与隐式曲面求交算法的效率和精度。论文通过Matlab编制程序实现了该算法,并讨论了该算法在船体曲面求交过程中的应用。     

船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究

基于螺旋桨水动力性能的升力面理论预报程序,利用iSIGHT软件进行指定负荷分布形式下桨叶螺距及拱度的优化设计研究,并对设计结果进行粘流CFD计算验证。以某集装箱船螺旋桨为母型桨,保持其原有的径向负荷分布形式,指定不同的弦向负荷分布形式,采用上述方法进行螺距及拱度的优化设计(桨叶其它参数与母型桨相同)。CFD计算表明,通过指定适当的负荷弦向分布,可以在保证效率的同时使桨叶表面压力分布更加均匀,从而推迟桨叶空化。     

自适应遗传算法的改进与应用

为提高遗传算法的全局最优和快速收敛,在现有的一些自适应遗传算法的基础上,针对交叉概率和变异概率进行改进,提出了一种根据适应度值自动调整交叉概率和变异概率的新的自适应遗传算法。实验结果表明,该算法在收敛快速性和稳定性等方面都有了明显的改善,达到了预期效果。     

大型远洋船舶光伏电站经济性分析

提出一种在大型远洋船舶上建设船用光伏电站的设计方案,结合其在船体布置上的特点分析该光伏电站与船舶电力负荷之间的匹配关系,比较与传统船用柴油发电机之间的成本,认为该光伏电站完全能满足大型远洋船舶的电力需求并具有一定经济优势。     

改进型PID算法在调距桨控制系统中的应用

调距桨控制系统在调整螺距时,为避免高工况时频繁调距和大幅度增减螺距指令带来的超调,提出改进型PID控制算法设计,并进行实船验证。应用结果表明,改进型PID算法可以有效的降低高工况的调距频率和抑制螺距指令剧变带来的控制系统超调。     

船用陀螺漂移误差模型辨识及其应用

在对船用陀螺漂移数据建立时间序列模型的基础上，采用卡尔曼滤波算法对捷联陀螺漂移数据进行了处理，以提高陀螺静态漂移误差系数的估计精度，并把得到的陀螺漂移误差模型实时补偿到捷联系统中，得到了满意的效果。     

模糊C-均值聚类算法及其在船舶故障诊断中的应用

船舶设备故障的早期诊断和预测,对船舶的安全运行具有非常重要的意义。由于船舶设备繁多,运行环境特殊,各种设备的故障症状与故障原因之间的关系十分复杂,致使传统诊断方法在实际应用中效果不理想。因此,研究采用模糊C-均值聚类算法来实现船舶故障的诊断乃是非常必要的。将被诊断对象间故障和症状的特征通过建立模糊关系矩阵进行故障分类,用当前所得的故障征兆群与过去该设备故障征兆结果相对照,找出最相似的结果,从而确定其故障。通过船舶主机轴系诊断的实例,证明了该方法的有效性。     

DOA估计中MUSIC算法与ORPD算法的联合应用

ORPD算法是一种对来波方向（DOA）估计的最佳分辨方法，但这种算法需要预知信源的大致方位。多信号分类（MUSIC）算法对DOA估计稳定性较好，伪峰情况基本不存在，精度较高，但其分辨能力不如OIWD算法。利用MUSIC算法较好的稳定性，首先预测信源的大致方位，然后利用OIWD算法对DOA进行估计。仿真结果表明，这种方法是比较有效的。