舰船汽轮齿轮机组一体化的初步设计多目标优化

本文讨论了在舰船汽轮齿轮机组初步设计中引入一体化多目标优化方法的必要性,介绍了用于优化计算的计算模型,讨论了优化变量、目标函数的选择,搜索过程中约束条件的某些假定,以及优化搜索过程。求一个三目标有约束(90个)多变量(14个)非线性规划决策问题。给出了各型汽轮齿轮机组的单目标和多目标优化分析的一些结果。计算表明所提出的方法是有效且实用的。     

多工况拓扑优化算法在大型运输船高双层底实肋板结构设计中的应用

为解决现有船舶结构初步设计过程中精细化程度不足的问题,开展基于多工况拓扑优化算法的归一化数学模型研究及其典型应用探索。本文将多工况拓扑优化算法引入到船舶结构初步设计中,提出了基于k方法的权因子确定方法,引入全局化应力约束条件,建立考虑应力约束函数的多目标拓扑优化数学模型,并对某高双层底实肋板结构进行多工况静力学拓扑优化研究。结果表明,最终构型能够满足应力应变等基本约束条件且具备较好的工艺性。相关研究成果为运用拓扑优化方法进行船舶结构初步设计提供一条切实可行的途径,具有一定的理论与工程应用价值。     

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.     

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。     

模糊混沌算法及其在船舶性能或结构特性综合优化的应用研究

将限界搜索模糊优化与混沌算法复合构成限界搜索模糊混沌算法,并将其应用于大中型船舶性能或结构特性综合优化计算分析中.建立了以加权和形式为目标函数的综合优化数学模型,编制了计算软件,进行了大量对比计算.计算结果表明:这些优化方法和计算软件界面友好、可靠性和计算效率高,并且具有较高的实用性,运用于大中型船舶性能或结构特性综合优化是切实可行的;对于大中型船舶方案或初步设计也有使用价值.     

非线性规划在船型方案设计中的应用

根据设计船舶的具体要求确定设计变量、目标函数及约束条件，构造出描述船舶优化设计的数学模型。运用有约束条件的非线性规划问题的罚函数算法、多目标决策问题的分层序列算法，结合MATLAB Optimization Toolbox进行优化计算。计算结果表明，优化船型与非优化船型相比，营运性能将有所提高。     

螺旋桨流固耦合多目标优化设计

本文提出将NSGA-Ⅱ多目标优化算法应用于螺旋桨多目标优化设计,并通过面元法和有限元法实现螺旋桨流固弱耦合.通过计算安装在Seiun-Maru(一艘日本散货船)上的HPS大侧斜螺旋桨压力系数分布和压力脉动,考虑了流固耦合效应的计算精度要高于不考虑流固耦合效应,验证了考虑流固耦合的必要性.本文以螺旋桨效率、非定常力和重量作为目标函数,在满足水动力性能、结构响应和空泡性能等约束条件下,选取描述螺旋桨外形的6个参数作为设计变量,以此建立优化函数.在不同近似最优解和非设计点为初值的算例中,其结果均改善了所有目标函数,验证了本文方法的有效性、适用性和鲁棒性.本文提出的多目标优化方法将有助于提高设计效率,节省计算资源,可成为未来螺旋桨设计的有效工具.     

基于克里金模型的潜水器耐压舱结构优化

本文研究Kriging建模和序贯加点相结合的方法,用于解决目标函数或者约束函数无法显式表达下的优化问题。在加点准则中为了避免出现龙格现象,改进了加点优化时步长要求,在优化过程中融入多种群遗传算法提高了序贯加点值的计算准确性。计算结果表明,改进后的加点准则在存在多区域或者多个极值点的情况下均可快速搜索到最优点位置。建立了载人潜水器载人舱以重量为优化目标,以强度要求为约束的球壳厚度优化模型,采用此方法在初始选取5个样本取样,序贯加点6个样本点,计算得到球壳的最优厚度值为50.5569 mm,可有效指导设计工作。     

多约束条件下多UUV任务分配方法

针对多约束条件下多UUV任务分配问题,提出一种基于改进集合粒子群优化算法的分配方法,该方法首先定义包含UUV与保障船有效通信距离等指标的约束条件,建立以任务总执行时间最短为主要优化对象的目标函数,采用自适应惯性系数提高最优解邻域内的搜索能力,通过结合遗传算法的变异操作提高全局搜索能力,有效降低陷入局部最优解的概率。UUV任务分配仿真实验表明,本文提出的多约束多目标任务分配方法能够获取多UUV的最优任务分配,具有实际应用的可行性。     

船型方案优化设计的应用探讨

根据设计船舶的具体要求确定设计变量、目标函数及约束条件，构造描述船舶优化设计的数学模型。运用有约束条件非线性规划问题的罚函数算法、多目标决策问题的分层序列算法，结合MATLAB“Optimization Toolbox”进行优化计算。计算结果和实际营运效果表明，优化船型船舶与本航区同类非优化船型船舶相比，营运性能有显著提高。     

非线性规划在船型方案设计中的应用

本文通过对广西贵港航区"60 t×55 kW"客货船总体设计中尺度方案最优化的论证来具体讨论非线性规划在船型方案设计中的应用:首先根据设计船舶的具体要求确定设计变量、目标函数及约束条件,构造出描述有关技术及经济性能的数学模型;其次运用"运筹学"中有约束条件的非线性规划问题的罚函数算法、多目标决策问题的分层序列算法,结合MATLAB强大的"Optimization Toolbox"进行优化计算;最后通过航区内3种库型船的实际营运效果的对比得出船型方案优劣结果.     

基于EEDI的小水线面双体船片体尺度要素多目标优化

为寻求节能高效的小水线面双体船片体尺度要素,以一艘典型小水线面双体渡船为研究对象,从多目标优化的角度出发,做出合理假设根据海军部系数法和国际吨位丈量公约分别将子目标设计航速和总吨参数化,进而使主目标能效设计指数（energy efficiency design index, EEDI）成为片体尺度要素函数。基于MATLAB优化工具箱应用多目标遗传算法（Multi-Objective Genetic Algorithm, MOGA）,以阻力、强度、结构和能效要求等因素为依据定义约束条件,设置优化参数并考虑混合函数的影响,得到优化船型Pareto解集。最后讨论多目标优化的计算结果,并且与单目标优化的结果进行了比较,还分析了多目标优化优化船型方案中片体尺度要素的分布情况。     

船舶初步设计的多目标优化研究(英文)

提出了应用于船舶初步设计的多目标优化策略和决策方法.详细介绍了集成模型分析和优化算法的多目标优化求解思路,并使用改进的非支配排序遗传算法获取优化问题的Pareto解集.针对多目标优化问题中各子目标之间存在相互冲突、不能同时达到最优的特性,采用多属性决策理论对设计空间进行计算分析,找出.Pareto前沿面上的最优解.以散货船的初步设计为实例,对多目标优化策略和决策方法进行了验证分析.结果表明优化策略和决策方法不仅是可靠的、实用的,而且能广泛应用于各类船舶初步设计的优化与决策分析中.该文为船舶的初步设计提供了一条新途径.     

导管架海洋平台结构的抗震模糊优化设计

建立了导管架海洋平台结构的抗震模糊优化设计模型，对模型中的设计变量、目标函数和约束条件进行了模糊处理。用模糊优选法确定了约束边界的容差系数，并由改进的界限搜索方法求得了抗震模糊优化问题的最优解。以渤海油田BZ28—1储油平台为例进行了抗震模糊优化设计，计算结果显示，考虑模糊因素进行结构优化设计更具科学性和合理性。     

多UUV搜索海底声信标任务规划方法

[目的]为了提高特定海域内多水下无人航行器(UUV)执行海底声信标搜索任务时的搜索性能,需增加对目标的搜索概率。[方法]首先,给出各UUV所载被动声呐的搜索能力指标函数,采用蒙特卡罗方法模拟海底声信标的坐标位置,并在任务区域建立搜索能力函数,从而得到本次优化任务的优化目标;然后,根据UUV实际执行任务时的队形要求建立本次优化的约束条件,整合得到基于海底声信标搜索概率最大化的多UUV队形优化模型,并使多UUV按照此队形完成指定区域的声信标搜索工作;最后,采用遗传算法对优化模型进行参数优化,通过设定合理的目标函数以及改进传统的遗传算子使目标函数的值达到设定标准,随之取出相应的参数完成值的选择。[结果]将求解出的优化队形与传统优化队形进行对比发现,求解出的优化队形具有更高的发现海底信标的平均概率。[结论]该方法能够有效提升多UUV对海底声信标的搜索性能,并给出合理的队形优化方案。     

非线性规划在船型方案设计中的应用

随着船舶工业的飞速发展 ,船舶的优化的设计工作已由计算机辅助设计系统完成。通过对广西贵港航区“6 0t× 5 5kW”客货船总体设计中尺度方案最优化的论证 ,具体讨论非线性规划在船型方案设计中的应用。首先根据设计船舶的具体要求确定设计变量、目标函数及约束条件 ,构造出描述有关技术及经济性能的数学模型 ,其次运用“运筹学”中有约束条件的非线性规划问题的罚函数算法、多目标决策问题的分层序列算法 ,结合MATLAB强大的“OptimizationToolbox”进行优化计算 ,最后通过航区内 3种型船的实际营运效果的对比得出船型方案优劣结果     

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.     

基于遗传算法的船舶螺旋桨优化设计

船舶螺旋桨的设计主要分为理论法与图谱法,目前,图谱法设计已有成熟的计算程序与之匹配,采用遗传算法搜索进行船舶螺旋桨优化设计是一条新的思路。采用Wageningen B图谱的回归多项式,利用遗传算法的高效、并行、基于适应度函数的搜索法,进行螺旋桨优化设计,将螺旋桨直径、螺距比和盘面比作为设计变量,空泡性能作为约束条件,在保证目标转速的前提下优化船舶航速。经优化设计实例计算表明,遗传算法适用于船舶螺旋桨的优化设计。     

船体结构耐撞性优化设计方法研究

提出了一种船体结构耐撞性设计的优化方法,它是在试验设计、径向基神经网络和遗传算法的基础上发展而成的,用高精度的快速分析模块来代替计算量很大的复杂模型,且能处理混合离散变量和工程约束条件。为表征船体结构的耐撞性能,本文引入了耐撞指标的概念。应用上述优化方法对某散货船舷侧结构进行了耐撞性优化设计。优化过程中以耐撞指标作为目标函数,以结构重量作为约束条件,用非线性有限元动态响应分析程序ＭＳＣ／ＤＹＴＲＡ     

基于神经网络与遗传算法的潜艇舱壁结构优化

建立了某潜艇端部耐压平面舱壁结构优化设计的数学模型,以舱壁上加强桁(筋)结构的剖面尺寸为设计变量,结构强度、稳定性、工艺性要求为约束条件,以加强桁(筋)结构总体积为目标函数,用人工神经网络方法代替结构的有限元分析,结合遗传算法完成了舱壁的结构优化设计。在为网络生成学习样本时,自行设计了正交表,解决了因为设计变量多,无法选取合适正交表而随机取样的问题。数值仿真结果表明,优化设计方案质量较原始初步设计方案减少了18.3%。