本文關(guān)鍵詞：基于壓縮傳感的船舶舵參數(shù)優(yōu)化方法研究

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【摘要】：船舶的操縱性能的好壞表現(xiàn)在船舶的回轉(zhuǎn)性、航向穩(wěn)定性和緊急制動(dòng)等幾個(gè)方面。舵作為船舶的關(guān)鍵控制裝備,其主要參數(shù)的變化直接影響到船舶的回轉(zhuǎn)性和航向穩(wěn)定性。當(dāng)前采用建立船舶運(yùn)動(dòng)仿真模型并進(jìn)行多次操縱性仿真優(yōu)化的方法來提高船舶操縱性能,多次仿真導(dǎo)致優(yōu)化時(shí)間長、計(jì)算量大。傳統(tǒng)的響應(yīng)面優(yōu)化方法和全局優(yōu)化方法雖然能減少仿真次數(shù)、節(jié)約仿真時(shí)間,但其采樣的不確定性和不能全局收斂的缺點(diǎn)導(dǎo)致優(yōu)化結(jié)果不準(zhǔn)確和不穩(wěn)定。本文以13000DWT散貨船作為研究對象,提出基于壓縮傳感的船舶舵參數(shù)優(yōu)化方法,建立其在橫傾狀況下的MMG模型,并給出船舶四自由度運(yùn)動(dòng)方程,分析裸船體、螺旋槳和舵的受力情況并給出每個(gè)水動(dòng)力參數(shù)的求解方法;分析舵參數(shù)中舵面積和展弦比對回轉(zhuǎn)狀態(tài)下的定�；剞D(zhuǎn)直徑和回轉(zhuǎn)橫傾角的影響,得到提高船舶操縱性能的舵優(yōu)化參數(shù),并采用基于壓縮傳感方法對舵參數(shù)進(jìn)行仿真優(yōu)化。該方法以勒讓德正交多項(xiàng)式基來對優(yōu)化響應(yīng)面進(jìn)行稀疏表達(dá),通過超拉丁立方及細(xì)分單元內(nèi)非自適應(yīng)采樣,以及1-范數(shù)意義重構(gòu)獲取精確響應(yīng)面,最后通過響應(yīng)面上基于細(xì)分矩形的全局尋優(yōu)方法獲得最優(yōu)舵參數(shù)設(shè)計(jì)。將本文所提出方法的仿真優(yōu)化時(shí)間和優(yōu)化結(jié)果同傳統(tǒng)優(yōu)化方法進(jìn)行比較,壓縮傳感方法在保證優(yōu)化精度的同時(shí)所需仿真優(yōu)化時(shí)間較少。仿真結(jié)果表明,經(jīng)過本文提出的優(yōu)化方法能高效的獲得較好的操縱性能。
【關(guān)鍵詞】：操縱性 舵參數(shù) 橫傾角 壓縮傳感 仿真優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 本文研究內(nèi)容14-16
• 2 靜水、無干擾情況下船舶運(yùn)動(dòng)模型16-31
• 2.1 船舶操縱性方程16-20
• 2.2 船舶水動(dòng)力與力矩模型20-24
• 2.3 船舶橫搖力矩計(jì)算模型24-25
• 2.4 螺旋槳、舵上的水動(dòng)力和力矩25-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 3 基于壓縮傳感的舵參數(shù)仿真優(yōu)化方法31-45
• 3.1 舵參數(shù)對船舶回轉(zhuǎn)的影響31-34
• 3.2 壓縮傳感算法理論基礎(chǔ)34-38
• 3.3 算法數(shù)值驗(yàn)證分析38-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 13000DWT散貨船的運(yùn)動(dòng)仿真研究45-50
• 4.1 靜水中船舶定常回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)仿真45-48
• 4.2 靜水中船舶Z型操舵仿真48-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 5 基于細(xì)分矩形的壓縮傳感仿真優(yōu)化50-55
• 5.1 優(yōu)化變量和約束條件50
• 5.2 基于細(xì)分矩形的壓縮傳感優(yōu)化方法50-51
• 5.3 13000DWT散貨船仿真結(jié)果優(yōu)化及分析51-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 6 總結(jié)與展望55-57
• 6.1 全文總結(jié)55-56
• 6.2 展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況63

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