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文檔簡(jiǎn)介
1、近年來,水面無人艇的用途越來越廣泛,國(guó)內(nèi)外都在密切關(guān)注其發(fā)展動(dòng)態(tài),世界各國(guó)紛紛對(duì)無人艇的性能展開大量研究,其艇型設(shè)計(jì)與水動(dòng)力性能分析更是研究重點(diǎn),具體表現(xiàn)為水面無人艇的快速性、操縱性、耐波性等方面。與此同時(shí),綠色船舶技術(shù)也是船舶行業(yè)能否做到可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵,已經(jīng)成為造船業(yè)改革創(chuàng)新的重要技術(shù)手段。把綠色船舶技術(shù)和水面無人艇設(shè)計(jì)相結(jié)合,對(duì)無人艇的航行性能進(jìn)行綜合優(yōu)化,可以減少船舶設(shè)計(jì)周期、提高無人艇航行性能,節(jié)約不可再生能源,已然成為水面無
2、人艇未來發(fā)展新趨勢(shì)。
本文設(shè)計(jì)了一種小水線面雙體無人艇,并在艇體首部加裝了水翼,綜合考慮其快速性、操縱性、耐波性和綠色能源系統(tǒng),建立了此類雙體無人艇性能綜合優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,將數(shù)學(xué)模型與智能優(yōu)化算法相結(jié)合,設(shè)計(jì)并編寫出適用于該雙體無人艇的綜合優(yōu)化程序。根據(jù)優(yōu)化后的主尺度,設(shè)計(jì)并制作了該雙體無人艇模型,進(jìn)行了操縱性和耐波性試驗(yàn),并結(jié)合基于優(yōu)化的系統(tǒng)辨識(shí)方法設(shè)計(jì)出操縱和搖蕩辨識(shí)軟件,對(duì)該雙體無人艇未來的航行參數(shù)進(jìn)行預(yù)報(bào)。主要研究工作及
3、成果總結(jié)如下:
?。?)詳細(xì)的研究了各個(gè)優(yōu)化算法,包括遺傳算法、混沌算法、粒子群算法、復(fù)合型算法的優(yōu)化原理、優(yōu)化流程和特點(diǎn),結(jié)合分層、并行等算法改進(jìn)策略來提高算法的尋優(yōu)性能。
?。?)建立了雙體無人艇快速性、操縱性、耐波性和綠色能源系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,構(gòu)造該類無人艇綜合優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),結(jié)合約束條件設(shè)計(jì)懲罰函數(shù),最終完成性能綜合優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。
(3)結(jié)合幾種智能優(yōu)化算法的特點(diǎn),用C#語言編制了遺傳算法、粒子群算法、混
4、沌算法和復(fù)合型算法綜合優(yōu)化程序,同時(shí)結(jié)合分層、并行等改進(jìn)策略來提高優(yōu)化精度。使用設(shè)計(jì)編寫的優(yōu)化軟件進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,研究不同算法及策略的優(yōu)劣。大量的計(jì)算結(jié)果表明,針對(duì)本文數(shù)學(xué)模型,單一算法中,粒子群算法優(yōu)于改進(jìn)遺傳算法,優(yōu)于復(fù)合型算法,優(yōu)于混沌算法;加入分層策略和并行策略可以有效的提高算法的搜索性能。本文中分層改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化結(jié)果最好,運(yùn)用這種優(yōu)化算法計(jì)算,得到兩個(gè)不同噸位的小水線面雙體無人艇的最佳優(yōu)化主尺度及相關(guān)參數(shù),進(jìn)而推薦一種最佳艇型
5、方案。
(4)根據(jù)優(yōu)化后的主尺度和參數(shù),結(jié)合母型船型線,完成了小水線面雙體無人艇模型的設(shè)計(jì)和制作,首先制作主艇體和水翼,而后完成艇模的推進(jìn)系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝,并搭載一套以PAC(可編程自動(dòng)化控制器)為控制核心的智能控制系統(tǒng)。
(5)開展SWATH-USV模型試驗(yàn)研究,包括回轉(zhuǎn)試驗(yàn)、橫搖試驗(yàn)、縱搖試驗(yàn),并基于系統(tǒng)辨識(shí)理論和多種優(yōu)化算法的程序設(shè)計(jì)思想,設(shè)計(jì)編寫了該雙體船回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、橫搖運(yùn)動(dòng)、縱搖運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)辨識(shí)軟件,
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