基于约束RRT算法的船舶管路自动布置技术

船舶管路布置的路径受到工艺、规范、美观和习惯等多个约束,且管路布置是多解问题,路径选择具有一定的随机性.为此,提出基于多个约束的快速扩展随机树(RRT)算法,并应用于船舶管路布置.首先,对RRT算法增加随机采样点概率、随机采样点位置、路径点位置和特定路径探索方式约束优化,减少算法随机性和提高算法鲁棒性;其次,从管路与障碍物的距离、管路初始路径点数量、管路长度和管路方向进行约束优化;最终,在三维平台上实现船舶管路的自动布置应用,并取得良好效果.     

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。     

基于协同进化的舰船分支管路系统路径优化研究

提出基于协同进化方法的舰船船舶分支管路系统三维空间布局的优化方法,突破了先前分支管路布局优化研究中必须首先确定管路敷设顺序和分支点位置的思想,将分支管路系统分解为多个单独的管路,每个单独的管路代表一个种群,种群间相互影响适应度的评价以使分支管路系统布局达到最优.仿真算例证明该方法的可行性和有效性.     

虚拟机舱管路布局算法优化设计

针对当前船舶管路布局设计主要依靠经验丰富的设计人员手动敷设完成,为提高管路自动化布局效率,提出了一种基于改进遗传算法的三维空间管路设计方法,以辅助设计者完成管路布局工作。通过在经典遗传算法的整体框架中引入免疫选择机制,增加免疫检测算子和免疫平衡算子,改进了遗传算法仅依靠适应度值选择后代个体易造成算法陷入局部最优解的不足,维护了种群多样性,提高了算法运行效率。以船舶机舱为对象建立虚拟机舱仿真环境,采用栅格法对布局空间进行划分,以十进制浮点数编码方式进行算法编码设计。MATLAB仿真结果验证了改进遗传算法在管路布局优化设计问题上的可行性和搜索效率,采用C#语言编写脚本控制程序,在Unity3D虚拟机舱环境中实现了管路路径的布局设计。     

基于改进人工蜂群算法的船舶管路路径寻优算法分析

[目的]人工蜂群（ABC）算法具有控制参数少、局部寻优能力强、收敛速度快的特点,但在解决路径寻优问题方面,存在容易陷入局部最优的缺陷。为解决船舶管路系统中的管路路径规划问题,提出一种改进的人工蜂群（IABC）算法。[方法]在传统人工蜂群算法的基础上,在跟随蜂的更新机制中引入遗传算子中的交叉操作,并对交叉算子的交叉概率采用自适应的策略;通过对种群进行的交叉操作寻找全局范围内的新解,并改进侦察蜂寻找新路径的方式,由原来的对路径经过的点进行更新改为对路径中的“路段”进行更新;随后,提出一种适应于解决分支管路路径寻优的改进人工蜂群协同进化算法。[结果]实例验证表明,改进后的人工蜂群算法相比标准人工蜂群算法其路径布置效果能够提升32.3%～37.4%,收敛速度能够提升17.7%～29.9%。[结论]无论是解决单管路还是分支管路,改进后的人工蜂群算法相比传统的人工蜂群算法求解质量更高、收敛速度更快、稳定性更好。     

船舶加热盘管自动布置系统设计与开发

船舶加热盘管在船舶庞大的管路系统中占有一定的比重,但是船舶的管路三维布置设计还是通过手工一根根布置操作完成,其效率较低。为此,本文开展船舶加热盘管自动布置技术探索和研究。通过采用"S"型的路径规划方案布置管路和路径回溯算法来判断路径规划终止条件,完成空间内探路,以出口管路算法形成完整路径。最后应用加热盘管的总长度优化算法,达到设计长度要求。通过在三维平台开发和模型验证结果表明,船舶加热盘管自动布置系统可以缩短设计时间80%以上,取得良好效果。     

基于人机结合遗传算法的船舶管路三维布局优化设计

船舶管路布局优化问题属于带性能约束的组合优化问题,单纯采用计算机很难进行有效的求解。基于此,论文提出了基于人机合作充分考虑和利用设计人员的专业知识和经验,发挥人机各自特长,将人工解与算法解在改进遗传算法基因层面上进行结合,生成船舶管路三维布局优化设计方法;该方法一方面可以发挥计算机的计算优势,另一方面也充分利用了设计者的设计经验,在一定程度上缓解了求解问题的计算复杂性和工程复杂性,同时有效地引导算法进行搜索,得到满足工程要求的稳定解。最后,通过数值仿真实验验证,证明了该方法的可行性和有效性。     

基于人机合作的船舶舱内管路布局优化算法

现有船舶舱内管路布局优化算法由于应用技术的缺陷,存在着算法收敛代数多、算法收敛时间长的问题,无法满足目前船舶舱内管路布局的需求,故提出基于人机合作的船舶舱内管路布局优化算法研究。为了简化船舶舱内管路布局优化问题,对管路布局要素进行数学抽象,通过数学形式表示管路布局要素,以此为基础,依据人机合作与多蚁群进化算法构建管路布局优化模型,确定人工个体加入时机,制定管路布局优化算法流程,即可实现船舶舱内管路布局的优化。实验数据表明,与现有算法相比较,提出算法收敛代数较少、收敛时间较短,证实提出算法应用性能更好,可以获得更好的管路布局优化效果。     

基于遗传算法的船舶导航路径规划研究

合理优化的船舶航行路径是舰桥系统中重点研究的技术之一。本文将遗传算法引入到船舶导航路径规划中,设计适当的适应度函数和遗传算子,从而保证遗传算法的鲁棒性;并且通过改进的交叉算子和变异算子能够增强种群的多样性。最后通过仿真对比实验来说明本文算法的有效性。     

自适应遗传算法在船舶线路布局中的应用研究

随着船舶自动化控制技术的发展,船舶的各种线路控制网络也日益复杂,尤其是计算机设备控制网络和通信导航网络的布局要求变得越来越高,其抗干扰能力受布局结构的影响非常大。在研究现代化船舶的舱室结构特点后,提出一种基于自适应遗传控制算法的线路布局优化模型。通过对实际的船舱线路布局需求进行数学建模,对算法的性能优化提出改进措施。仿真实验结果表明,本文的优化算法能有效提高线路网络的稳定性能,同时能够降低线缆布局成本,便于大范围推广使用,具有良好的应用前景。     

船舶成品管尺寸偏差自动测量系统

针对使用传统量具对船舶成品管尺寸偏差进行检验存在效率低、误差大等问题，设计一种基于多相机摄影测量系统的船舶成品管尺寸偏差自动测量系统。该系统由近景工业摄影测量双相机系统、扫码枪软件集成系统、实时数字化分析软件和编码定位工装组成，实现不同种类成品管的实时在线检测工作，并出具检测结果报告。该系统可提高船舶成品管的检测精度和检测效率。     

Matlab在航线配船中的应用

利用OLE自动化技术实现Visual Basic调用Matlab函数进行航线配船,应用于赤水河机动驳船队配船,证明该方法的有效性,将Visual Basic的可视化界面与Matlab强大的数值计算相结合,为航线配船提供了一种有效的解决手段。     

船体变形测量技术综述

讨论了船体变形产生的原因,对目前常用的船体变形测量技术研究现状进行了叙述和分析,主要介绍了偏振光能量测量法,大钢管基准法,双光源双CCD测量法,双频偏振光法,光栅法,液体压力测量法,摄影测量法,应变传感器测量法,多部位安装航姿系统,惯性测量匹配法,GPS测量法等,探讨了船体变形测量技术面临的问题和未来发展方向.     

基于混合遗传算法的无人船自动航向控制方法

本文针对无人船航向控制提出了基于模糊及遗传算法的控制策略。考虑无人船航向控制,以及无人船航向控制具有强非线性和不确定性,本文将智能策略和常规策略作为无人船航向的舵角控制作为主要控制框架。通过导引律计算期望的角度,并根据自主船的无人船航向控制动态模型进行分析。该模型考虑了舵和船舶推进系统的物理阈值,提出了一种适用于不同无人船航向控制的自适应控制算法,借助增益调度方法(GS),利用PID控制器和遗传算法(GA)对不同的操作点进行全流程的(GS-PID-GA)混合优化。通过真实数据比例缩小进行模型实验并与传统控制方法进行比较,验证了所提出的控制方法的有效性。     

基于Intergraph Smart 3D的邮轮电缆自动敷设功能优化开发

Intergraph Smart 3D软件的电缆敷设功能在化工电力行业应用较为广泛,考虑到邮轮电气生产设计中的电缆具有长度长(3 000 km～5 000 km)、种类多、通道网络复杂和分段敷设的特点,直接应用Smart 3D原生的电缆敷设功能进行电缆敷设存在较大的风险。从邮轮电缆敷设需求出发,对Smart 3D原生电缆敷设解决方案进行优化,充分考虑电气设计人员的使用习惯,基于贪心算法和单源最短路径算法(Dijkstra算法)优化算法解决断续托架的电缆敷设和电缆分区敷设最优路径选取的问题,提高电气设计人员的电缆敷设效率。     

铺管船定位作业时的建模与分析

建立了J型半潜式铺管起重船非线性船舶运动数学模型和环境模型。采用自然悬链线法得到管道对船舶的近似动态水平作用力模型,给出了随着船体运动管道受到的作用力和管道形状的变化。针对铺管作业时张紧器和管道间的恒张力问题设计了控制器,控制器限制了船舶的运动和管道作用力的变化率,从而使管道和张紧器之间不会出现滑动,保证了铺管作业的安全性。     

LNG管道冷应力数值模拟

在LNG船舶设计建造中,用于运输、装卸的液化低温管道需承受-160 ～+80℃的温差变化,在这个过程中极易对船舶的管道造成应力损伤,因此有必要对LNG船舶管道进行应力分析.文章基于CFD建立T型三通管管道模型,利用FLUENT软件进行数值模拟,从不同支管管径和不同预冷速度2个角度,研究支管管径、进口流速对三通管内压力场...     

基于3DEXP的船舶管段装配信息计算方法

以实现任意形式船舶管段装配数据的自动化计算为目的，提出一种船舶管段装配信息计算方法。基于管段三维模型的重要特征，采用分治法构建管段通用数学模型，将复杂管段简化为相似子结构，计算相对角度和相对距离等管段装配信息。该方法在3DEXP上成功应用，研究成果对进一步探索船舶管系的数字化设计与制造具有重要意义。     

精益MES在船舶管件加工车间中的应用

概述精益制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)和船舶管件加工特点,详细阐述精益M ES功能结构.精益M ES将精益生产的思想方法贯穿于系统的开发和运用过程,并将其成功应用于船舶管件加工全流程生产中,以改造传统流程,借助信息化手段实现生产流程的数字化,对企业生产资源进行优化配...     

升船机提升系统中船厢、水体和钢缆相互耦合作用分析

本文在作者[1]先前采用水弹性理论建立的对整个提升系统的动力特性进行数值研究的理论模型的基础上,首先对船厢变形状态下的缆力表达式作了更为详细的推导,然后以中国船舶科学研究中心的1∶30的缩比模型为对象,从整体角度,对其流固耦合问题,主要是提升过程中船厢内水体的晃荡、提升缆的受力和船厢动态响应,作了数值研究.在提升系统受到船厢内一非对称水波扰动的假定下,分别对船厢简化为刚性和考虑实际弹性的两种情况进行了计算、分析和对比,得出了一些有益的结论.计算结果表明,对升船机这样一个复杂系统,文献[1]中所建立的理论模型及本文的数值计算方法是可行的.