基于模型預(yù)測(cè)控制的自航耙吸挖泥船疏浚優(yōu)化控制研究.pdf

1、隨著科技的不斷進(jìn)步,我國(guó)疏浚作業(yè)能力已取得長(zhǎng)足發(fā)展,疏浚設(shè)備也隨之得到更新。我國(guó)疏浚設(shè)備朝著大型化和自動(dòng)化方面發(fā)展,但是對(duì)疏浚高效化方面還缺少研究,在現(xiàn)有的疏浚設(shè)備基礎(chǔ)上提高疏浚性能、提升疏浚效率是我國(guó)疏浚事業(yè)亟待研究和發(fā)展的方向。基于此開(kāi)展耙吸挖泥船疏浚機(jī)理研究,探討疏浚優(yōu)化工況方法,對(duì)提高挖泥船疏浚效率具有重大意義。
　　本課題從耙吸挖泥船疏浚機(jī)理出發(fā),建立基于控制的耙吸挖泥船數(shù)學(xué)模型,通過(guò)對(duì)疏浚過(guò)程和生產(chǎn)效率的智能評(píng)估與分析

2、,采用模型預(yù)測(cè)控制(MPC)技術(shù),獲取疏浚優(yōu)化的最佳策略,實(shí)現(xiàn)在不同土質(zhì)和不同疏浚裝備工況條件下的優(yōu)化控制。
　　首先在考慮土壤等因素的影響條件下,論文建立基于控制的耙吸挖泥船挖掘裝艙過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,對(duì)耙頭挖掘過(guò)程和泥艙沉積過(guò)程進(jìn)行了機(jī)理分析與數(shù)學(xué)建模,并采用挖泥船實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明模型具有很高的準(zhǔn)確性,可用于MPC控制設(shè)計(jì)。
　　其次在系統(tǒng)分析和研究挖泥船疏浚過(guò)程的基礎(chǔ)上,提出一種基于模型預(yù)測(cè)控制的在線(xiàn)疏

3、浚優(yōu)化的方法,優(yōu)化的目的是使挖泥船在完整疏浚周期內(nèi)的產(chǎn)量最大化。MPC控制器由數(shù)學(xué)模型、目標(biāo)函數(shù)和優(yōu)化器三個(gè)部分構(gòu)成。
　　疏浚優(yōu)化過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的多系統(tǒng)耦合,多約束條件問(wèn)題。本文將遺傳算法運(yùn)用于MPC控制器的優(yōu)化器,使優(yōu)化器能在大搜索空間中以相對(duì)較少的時(shí)間達(dá)到最優(yōu)值,尋找到最佳的可控疏浚參數(shù)。然后采用“新海鳳”號(hào)自航耙吸式挖泥船工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)該 MPC控制器及其優(yōu)化算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,并與現(xiàn)有控制技術(shù)進(jìn)行性能比較,結(jié)果表明 MP