【摘要】：伴隨著社會的不斷發(fā)展,不可再生能源消耗的水平持續(xù)擴增,生態(tài)環(huán)境的改善存在迫切性,節(jié)能減排逐漸演變?yōu)閷W術(shù)界的熱門話題。世界范圍內(nèi)各大航運公司也在這方面給予了高度的關(guān)注,并致力于研究新技術(shù)和方法減少現(xiàn)有能源消耗和開發(fā)新型生態(tài)能源。太陽能和風能等具有代表性的綠色能源在這種形勢下逐漸發(fā)展為船舶行業(yè)的重要能源,而太陽能作為一種在未來很長時間不用擔心枯竭的新型無污染能源成為能源研究方向的重點。全世界有關(guān)方面學者都在探討如何將太陽能利用到船舶中,用來減少船舶有害氣體的排放。本文主要的研究內(nèi)容如下:首先,通過對在海上行駛的船舶進行受力分析,推導并建立舵鰭聯(lián)合減搖控制系統(tǒng)數(shù)學模型。同時,通過研究太陽輻射原理以及船舶運動姿態(tài)對船上光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響,建立船上光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出能量數(shù)學模型。其次,先后分析并建立減搖鰭和舵系統(tǒng)的性能指標。針對減搖鰭系統(tǒng)分析四個方面建立其性能指標,分別是橫搖角方差、鰭角方差以及鰭角速率和負載能耗。而針對舵系統(tǒng)則分析削減阻力、航向誤差導致的附加能耗和操舵頻率過高所引起的船舶額外能量消耗等方面進行研究。伴有光伏特性的船舶系統(tǒng)性能指標全面考慮能量消耗、減搖效果和航向精度等主要方面,并提出伴有光伏特性的船舶姿態(tài)優(yōu)化多目標函數(shù)。再次,利用兩種智能優(yōu)化算法,一種是老舊的多目標遺傳算法,另一種是新提出的多目標布谷鳥算法,從伴有光伏特性的船舶系統(tǒng)性能指標優(yōu)化方向出發(fā)對PID的K_P、K_I和K_D進行自動調(diào)整,同時對性能指標中的權(quán)系數(shù)和系統(tǒng)的適應度函數(shù)進行展開改良。最后,分析不同的多目標算法對系統(tǒng)適應度函數(shù)值、PID的三個參數(shù)和伴有光伏特性的船舶系統(tǒng)性能指標和展開仿真分析。仿真結(jié)果證明了多目標布谷鳥算法不但提升了收斂的穩(wěn)定性,而且還能夠改良最優(yōu)解的質(zhì)量,同時能夠防止迭代過程中陷入局部最優(yōu)解導致尋優(yōu)失敗。利用多目標布谷鳥算法不但可以提升船舶減搖效果,在一定程度上優(yōu)化航向控制精度和降低系統(tǒng)的能量消耗的同時船上光伏發(fā)電系統(tǒng)能量輸出也達到最初設計時的理想效果。綜合仿真分析,可以得知本研究是對船舶新能源領(lǐng)域的拓展,體現(xiàn)出非常高的研究價值。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U664.82
【圖文】：

船的外型如圖1.1。這種船舶的船長等于11.8m ，船寬等于 3.6m ，標準載客人數(shù)為 30 人，其配置了 3.6kW太陽能電池板，能夠?qū)㈦娔艽鎯ζ饋�。除此之外，船的動力部分應用新型的脈寬調(diào)制技術(shù)進行無級調(diào)速，游船的速度可提升至4.32kn。圖 1.1 頤和園“桑普號”太陽能船2007 年底，我們國家沈陽一家名為泰克太陽能應用的公司開發(fā)了新型的太陽能供能的船舶，并將其命名為“001”號，船長等于6.2m，寬1.9m

亞洲最大太陽能船隊—“太陽能愛之船 2”號研發(fā)成功，其外型見圖1.2。船舶長度等于13m ，并應用較為特殊的雙體船設計，可以搭載的人數(shù)為 36 人，船上總共裝配了6 組蓄電池，各組容量等于48V 、90Ah，蓄電量能夠提升至26kWh。除此之外，船上總共配置了 2 個20kW 交流馬達，總動力大概為38kW ，航速極限值可提升至9kn

圖 1.2 臺灣高雄“ 太陽能愛之船2 ”號年 6 月，著名的太陽能船舶“尚德國盛”號第一次航行，而且被作展館”。船舶長度等于31.85m，寬度等于9.8m，寬度等于7m ，，其外型見圖 1.3。這艘船舶是我們國家首艘將太陽能、柴油機電的船舶。如果日照條件存在區(qū)別，那么船體運行所需的的動力組之間實現(xiàn)自動調(diào)配，時速能夠提升至8.1kn，減少的電力消耗超

【參考文獻】

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本文編號：2792690