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高速船智能推进系统综合优化设计技术研究

陈淑玲  
【摘要】:船舶推进系统优化在设计阶段具有多种用途,因为它涉及到船-机-桨(泵)各个方面,而且通过计算机优化可以节省大量反复计算的时间、从而减少了设计师工作量、缩短船舶推进装置设计周期、降低成本、节约资源,具有相当的经济和技术价值,受到国内外学者的广泛重视。 本文首先介绍了高速船种类及其推进器的发展现状,通过分析比较各种船型的性能特点,选取了三种典型的高速船(翼滑艇、穿浪艇和护卫舰)并分别以普通螺旋桨、可调距螺旋桨和喷水推进器作为三种船型等动力装置。 其次,在对各种智能优化方法进行深入研究的基础上,基于MATLAB平台利用SIMULINK工具箱对高速船推进系统进行建模仿真,并利用MATLAB语言编制了以多点交叉遗传算法、自适应遗传算法和模糊遗传算法为优化方法,采用模糊控制和PID控制两种控制方法的三种船型优化程序。与此相对应的设计变量为各舰艇的目标航速、控制器的控制参数以及推进器的性能参数等。建立了以舰船快速性和控制性能综合最优为目标函数的数学模型,并且总的目标函数取为两者的乘积形式。 最后,从优化结果的适应性等方面对仿真和优化结果进行了分析,结果表明:仿真和优化模型的准确性和可靠性都较好; 同时对三种优化方法的结果进行了比较,并且讨论了普通遗传算法中交叉点个数对计算结果的影响,算例表明:自适应遗传算法和模糊遗传算法要优于普通的遗传算法,而普通遗传算法中三点交叉优化结果的仿真效果最好。


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