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浮船坞配载实时控制仿真系统研究开发

解小冬  
【摘要】:本文研究了在浮船坞工作过程中用于解决坞体浮态控制的实时配载问题,提出了解决该问题的优化模型并以此为基础设计并实现了浮船坞配载实时控制仿真系统。 首先对浮船坞实时监控系统的现状进行了综述,进而分析了论文选题的理论和现实意义。按照软件工程理论对系统进行需求分析,确定了系统的整体框架和模块划分及各模块实现功能的详细要求。将调节浮船坞浮态的调水计划决策问题归结为调节量优化和调水时间优化两步优化问题,分别提出了有约束问题的优化模型并详细介绍了应用惩罚函数法对优化问题进行求解的方法。在Matlab环境下编写了计算程序,实现了求解过程。解决了在各阶段总调水量最小意义下的舱室调水量问题和在保证浮船坞纵倾最小意义下各调节水舱何时开始调水何时结束的问题。通过对比分析,确定采用虚拟仪器软件LabVIEW作为仿真系统的开发平台,建立了浮船坞配载实时控制与仿真系统。详细介绍了整个系统的构成和各个模块之间的数据传递过程,以及各个功能模块的实现方法。该系统调用Matlab进行配载和调水决策过程的优化计算,利用LabVIEW自身计算功能配合Matlab完成调水仿真过程的计算。最后,以船舶结构分段上坞过程为例对系统的工作流程进行说明。 本文在算法设计阶段和系统整合阶段都给出了相应的算例和结果分析,得出结论如下:开发的仿真系统能够根据浮船坞的浮态要求实时仿真船体分段上、下坞以及坞体的浮、沉过程中各压载水舱水量的实时调节情况。整个系统具有界面友好、计算结果符合实际情况,便于进行操作等特点,可为实际的物理过程提供数据参考和决策建议。


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