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《上海交通大学》 2008年
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不同装载状态下船舶的操纵性能及推定研究

刘小健  
【摘要】: 船舶运输是现代运输的主要方式之一,世界各国之间主要是靠船舶进行贸易与经营。船舶在经过几代的发展之后,吨位越来越大,特别是集装箱船,目前正朝装载上万TEU(Twentyfoot Equivalent Unit)方向发展,船舶的大型化与不断增加的运输量使船舶的操纵性越来越受到广泛关注。 负责海事安全的国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)加强了对船舶操纵性的衡准工作。1993年,国际海事组织采取了A.751(18)决议作为船舶操纵性暂行标准。2002年,操纵性委员会通过了MSC.137(76)船舶操纵性标准决议。船舶操纵性标准将应用于满载和平吃水,为了应用这个标准,我们不得不检验船舶在满载平吃水状态的操纵性能。对于油船,海上试验满载状态的操纵性还是比较容易的,但是,一般来说,干货船等船只在压载状态下进行海试。所以有必要开展从压载状态推定满载状态的船舶操纵性能研究。除此以外,船舶在营运过程中,由于燃油、备品的消耗和货物的装卸,不可避免地出现压载、半载、满载甚至是超载和有尾部纵倾的装载状态,船舶吃水、纵倾的变化,会影响船舶的操纵特性,因此由某压载状态推定另一压载状态的船舶操纵性也是有必要的。通过操纵性推定研究,给船员提供不同装载状态的船舶操纵性资料,确保船舶的航行安全。 本文的操纵性推定研究是以不同装载状态船舶的自航模试验数据为基础,用正则化免疫遗传算法反演干扰系数,根据干扰系数的压载与满载状态的关系得到满载的数值,或由该压载反推另一压载状态干扰系数的数值,利用这些系数进行模拟计算来推定满载状态或另一压载状态的操纵性能。同时,借助多元线性回归分析方法,得出干扰系数回归公式和操纵性特征参数回归公式,基于以上公式,推出不同装载状态的干扰系数推定公式和特征参数推定公式,也可以利用这些推定公式推定不同装载状态的船舶操纵性能。具体来说,本文的主要研究工作可以归纳为以下几个方面: (1)在查阅大量文献的基础上,系统地总结了当前本课题国内外的研究动态和成果,指出他们各自的优缺点和适用范围。通过分析,综合船舶操纵性,数值分析,反问题的数值解法和控制理论等相关知识,决定采用正则化方法反演船舶操纵运动相互干扰系数,用结合免疫遗传算法的正则化方法作为数值解法来建立船舶操纵运动灰箱模型。 (2)建立船舶操纵运动数学模型,给出模型中各参数的确定方法。分析影响船舶操纵运动的主要因素,通过结合操纵性运动机理分析、操纵运动敏感性分析确定了使船舶操纵运动敏感的干扰系数。 (3)制定约束模试验方案,系统地开展了不同吃水和纵倾状态下干扰系数测量试验,基于该试验研究不同装载状态对船舶相互干扰系数的影响;制定自航模试验方案,系统地开展了不同吃水和纵倾下回转与Z形操舵试验,基于该试验研究不同装载状态对船舶操纵性的影响,同时,本文进一步分析了装载状态和船速对船舶操纵性的影响,仿真和试验计算结果表明,吃水、纵倾和船速都是影响船舶操纵性的重要要素。 (4)采用正则化方法解决船舶操纵运动反问题,结合本课题内容,研究所求反问题的求解难点和求解方法。研究正则化方法的数值实现方法,研究实现方法中的基本遗传算法和免疫遗传算法的优点和缺陷,改进其中的不足;用免疫遗传算法作为正则化方法的数值实现方法,并测试了该算法的性能。通过在模拟数据中加入不同噪声强度,求解MMG数学模型中的反问题,验证了正则化免疫遗传算法具有个体多样性、全局搜索性能强、收敛速度快和稳定性好的优点。正则化免疫遗传算法的提出,为船舶操纵运动反问题的求解提供了方法和思路。 (5)基于自航模试验测量数据,利用正则化免疫遗传算法反演不同装载状态的船舶相互干扰系数,并用约束模试验、自航模试验结果加以检验;绘制干扰系数在不同装载状态的相关性图谱,用多元线性回归分析方法,得出干扰系数回归公式和自航模试验的特征参数回归公式,基于这些公式,推出不同装载状态的干扰系数推定公式和特征参数推定公式。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U661.33

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘淳安,杨建宏;基于实数编码的多种群演化遗传算法[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2005年02期
2 周昭明;盛子寅;冯悟时;;多用途货船的操纵性预报计算[J];船舶工程;1983年06期
3 杨佑宗,杨昌培;七万吨级散货轮在各种吃水状态下的变纵倾系列模型试验研究[J];船舶力学;1999年04期
4 魏连伟,邵景力,张建立,崔亚莉;模拟退火算法反演水文地质参数算例研究[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年04期
5 王敏;段向军;;改进的免疫遗传算法在优化问题中的应用[J];长沙大学学报;2007年05期
6 傅慧萍,张宇文,乔志德;潜射导弹运载器水弹道动力学系统辨识[J];导弹与航天运载技术;2001年02期
7 王晓鹏;导弹气动力参数辨识中的一种鲁棒算法[J];导弹与航天运载技术;2003年01期
8 张红斌,贺仁睦,刘应梅;感应电动机负荷模型参数解析灵敏度分析及参数辨识策略研究[J];电网技术;2004年06期
9 王磊,潘进,焦李成;免疫算法[J];电子学报;2000年07期
10 罗文坚,曹先彬,王煦法;用一种免疫遗传算法求解频率分配问题[J];电子学报;2003年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 唐晓光;船舶操纵预报的神经网络方法[D];武汉理工大学;2002年
2 孔祥军;船舶操纵运动模拟和智能技术的应用研究[D];武汉理工大学;2004年
3 魏爱玉;直升机气动参数辨识方法研究[D];西北工业大学;2004年
4 邰彬;基于免疫算法的水轮机调速系统参数辨识的研究[D];华中科技大学;2005年
5 黎湖广;人工免疫算法优化方法研究与应用[D];湖南大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
2 张安勤;数据挖掘与进化算法[J];安徽教育学院学报;2002年03期
3 王侠;程乃伟;;蚁群算法在动态疏散路径优化过程中的应用[J];安防科技;2009年10期
4 田晓艳;;计算智能主要算法研究[J];安防科技;2009年12期
5 程家兴,陈万里;列车控制问题的计算分析及自适应算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年02期
6 汪祖柱,程家兴;求解组合优化问题的一种方法—分枝定界法[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年01期
7 蒋中;遗传算法在PID参数优化中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2000年01期
8 阮怀忠,张建中;基于改进遗传算法的TSP问题求解[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年04期
9 陈杰,周冬华;浮点数编码的遗传算法在模糊控制器参数寻优中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年02期
10 方潜生;硬件进化(EHW)的研究与进展[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 杨益;方潜生;汪力君;;基于Handel-C的数字芯片的设计方法研究与实现[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
3 胡杨林;蒋洁琼;王明煌;曾勤;邱岳峰;邹俊;陈红丽;FDS team;;聚变裂变混合堆长寿命锕系废料嬗变处理的中子学优化分析[A];安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集[C];2010年
4 张石玉;;气动热流辨识方法研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
5 高尚;江新姿;汤可宗;;蚁群算法与遗传算法的混合算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 孙燕;孙峥;黄鹍;;基于模拟退火机制的隔离小生境混合遗传算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 孙燕;孙峥;;利用正交遗传算法优化交通检测点分布[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 孙俊清;李平;韩梅;;装卸桥调度问题及其混合智能优化算法GASA[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 郭玉堂;刘路路;;基于佳点集遗传算法的边缘检测[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 张明;周永权;;一种新型的全局优化算法—区间进化算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
2 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张帆;全景视觉图像质量优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 贺士晶;核动力装置参数优化设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋慧;改进的遗传算法在电力系统无功优化中的应用[D];安徽工程大学;2010年
2 李颖;用蚁群算法求解最小极大流问题[D];河南理工大学;2010年
3 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
4 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
7 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
8 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
9 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
10 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周伟良,何鲲,曹先彬,程慧霞;基于一种免疫遗传算法的BP网络设计[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年01期
2 杨凤山,李颖宏,李正熙;混合PID的设计及仿真研究[J];北方工业大学学报;2003年03期
3 鲍其莲,张炎华;智能自适应控制及其在船舶操纵系统中的应用[J];船舶工程;1998年02期
4 黄梓瑜,张炎华;神经网络在船舶操纵中的应用研究[J];船舶工程;1999年01期
5 张乐文,周轶美,吴秀恒;操纵运动船体水动力计算[J];船舶工程;1999年02期
6 沈定安,马向能,孙芦忠,罗荣彪;波浪中船舶操纵性预报[J];船舶力学;2000年04期
7 王福刚,曹剑锋;改进的遗传算法在地下水数值模拟中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2002年01期
8 杨盐生,于晓利,贾欣乐;船舶航向鲁棒PID自动舵设计[J];大连海事大学学报;1999年04期
9 杨国勋,郭晨,贾欣乐;船舶运动的混合智能控制[J];大连海事大学学报;2002年01期
10 蒋丹东,贾欣乐;神经网络控制器的海上验证[J];大连海事大学学报;1998年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王志东,朱仁庆;风条件下船舶的操纵性特点[J];华东船舶工业学院学报;1998年03期
2 ;第三届全国船舶操纵性学术讨论会[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);1983年02期
3 万廷镫;海洋船舶操纵性标准[J];船舶工程;1986年02期
4 杨盐生;船舶阻力系数和推力系数计算的数据库方法[J];大连海事大学学报;1995年04期
5 张秀凤,姜华,洪碧光;浅析船舶通航安全的影响因素(英文)[J];大连海事大学学报;2003年S1期
6 ;辛元欧同志生平[J];上海造船;2007年01期
7 汪淳,葛彤,朱继懋;一种新型潜水装置的水动力特性分析[J];上海交通大学学报;2001年10期
8 朱军,庞永杰,徐玉如;规则波浪中舰船操纵运动计算[J];哈尔滨工程大学学报;2004年01期
9 甘品章;胡国汉;;船舶操纵性学组举行第二次学术讨论会[J];船舶工程;1981年06期
10 沈长根;;船舶操纵性学组举办《实验数据处理与系统识别》讲座[J];船舶工程;1982年01期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 佟宝德;石爱国;杨宝璋;;风浪中船舶操纵性问题[A];1995-2009航海技术论文选集(第1集)[C];2010年
2 马志坚;;风浪中船舶操纵性问题的探讨[A];风浪情况下的船舶安全与对策论文集[C];2001年
3 芮震峰;冯宇;陆冬青;石爱国;;论返回原航迹机动[A];1995-2009航海技术论文选集(第1集)[C];2010年
4 周立鑫;石爱国;杨宝璋;蔡烽;;登陆舰操纵性研究[A];高速船及特殊用途特殊结构船舶航行安全论文集[C];2000年
5 邹早建;;船舶操纵性研究进展[A];第六届船舶力学学术委员会全体会议专集[C];2006年
6 邹早建;;船舶操纵性数值船池开发与应用[A];2005年中国船舶工业发展论坛论文集[C];2005年
7 刘明俊;甘浪雄;;在风流作用下船舶桥区运动模型探讨[A];海船进江与航行安全保障论文集[C];2003年
8 罗伟林;邹早建;;基于支持向量机方法的船舶操纵运动水动力导数辨识[A];七届更迭 三十回眸——第七届船舶力学学术委员会全体会议论文集[C];2010年
9 詹金林;卢晓平;崔焰;;有升力势流三维面元法计算与分析三体船操纵性水动力[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
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1 记者 张银炎;中船重工再展整体实力[N];中国船舶报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 廉静静;三维数值水池及船舶操纵性水动力数值计算[D];大连海事大学;2013年
2 张心光;基于船舶操纵性试验分析的辨识建模研究[D];上海交通大学;2012年
3 盛进路;人船系统平稳状态的失效机理及控制模式研究[D];西南交通大学;2009年
4 王化明;限制水域操纵运动船舶粘性流场及水动力数值研究[D];上海交通大学;2009年
5 罗伟林;基于支持向量机方法的船舶操纵运动建模研究[D];上海交通大学;2009年
6 牟军敏;长江通航安全的若干问题研究[D];武汉理工大学;2005年
7 邱云明;受损船操纵性数值计算与试验研究及其综合评价[D];武汉理工大学;2011年
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1 陈敏;内河通航船舶操纵性指数的理论计算及模拟计算研究[D];重庆交通大学;2011年
2 刘厚文;船舶操纵性仿真与舵鳍联合控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
3 陈纪军;风帆助推船舶操纵性预报研究[D];中国舰船研究院;2011年
4 孙寒冰;单泵喷水推进式船舶的操纵性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 唐晓光;船舶操纵预报的神经网络方法[D];武汉理工大学;2002年
6 惠子刚;半潜船操纵运动仿真研究[D];大连海事大学;2009年
7 赵鹏举;船舶拖航仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 刘杨;船舶操纵运动仿真中的水动力系数敏感性分析[D];哈尔滨工程大学;2008年
9 闫长健;艏艉侧推器操纵效能仿真研究[D];大连海事大学;2008年
10 杨勇;非定常操纵运动船体水动力数值计算[D];上海交通大学;2011年
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