基于压缩传感的船舶舵参数优化方法研究

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1、分类号学号M201271463学校代码10487密级硕士学位论文基于压缩传感的船舶舵参数优化方法研究学位申请人：魏登明学科专业：轮机工程指导教师：李海艳讲师答辩日期：2015年5月23日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringRudderParametersOptimizationMethodBasedonCompressedSensingCandidate:WeiDengmingMajor

2、:MarineEngineeringSupervisor:LiHaiyanHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权

3、使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要船舶的操纵性能的好坏表现在船舶的回转性、航向稳定性和紧急制动等几个方面。舵作为船舶的关键

4、控制装备，其主要参数的变化直接影响到船舶的回转性和航向稳定性。当前采用建立船舶运动仿真模型并进行多次操纵性仿真优化的方法来提高船舶操纵性能，多次仿真导致优化时间长、计算量大。传统的响应面优化方法和全局优化方法虽然能减少仿真次数、节约仿真时间，但其采样的不确定性和不能全局收敛的缺点导致优化结果不准确和不稳定。本文以13000DWT散货船作为研究对象，提出基于压缩传感的船舶舵参数优化方法，建立其在横倾状况下的MMG模型，并给出船舶四自由度运动方程，分析裸船体、螺旋桨和舵的受力情况并给出每个水动力参数的求解方法；分析舵参数中舵面积和展

5、弦比对回转状态下的定常回转直径和回转横倾角的影响，得到提高船舶操纵性能的舵优化参数，并采用基于压缩传感方法对舵参数进行仿真优化。该方法以勒让德正交多项式基来对优化响应面进行稀疏表达，通过超拉丁立方及细分单元内非自适应采样，以及1-范数意义重构获取精确响应面，最后通过响应面上基于细分矩形的全局寻优方法获得最优舵参数设计。将本文所提出方法的仿真优化时间和优化结果同传统优化方法进行比较，压缩传感方法在保证优化精度的同时所需仿真优化时间较少。仿真结果表明，经过本文提出的优化方法能高效的获得较好的操纵性能。关键词：操纵性；舵参数；横倾角；

6、压缩传感；仿真优化I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTRotary,coursestabilityandemergencybrakingarethethreestandardsbywhichwecanevaluateships’performanceofmaneuverability.Asoneofthemostimportantequipmentofship,theparametersofrudderdirectlyaffectship’srotaryandcoursestability.Inordertoimprove

7、theshipmaneuverability,nowweusethemethodofestablishingshipmotionsimulationmodelandrepeatedlyoptimizingthemaneuverabilitysimulation,butthereisaproblemofthismethodistheoptimizationtimeistoolongandthecomputationaleffortislarge.Thoughthetraditionalresponsesurfaceoptimiza

8、tionmethodandglobaloptimizationmethodcanreducethesimulationstepsandsavethesimulationtime,theoptimizationresultisalwaysinaccurateand