船舶动力定位系统推力分配优化算法研究.pdf

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1、气’1分类号UDC密级单位代码!Q!塾船舶动力定位系统推力分配优化算法研究闫欢欢指导教师李广强职称副教授学位授予单位大连海事大学、申请学位级别工学硕士学科(专业)模式识别与智能系统论文完成日期2011年5月答辩日期2011年7月答辩委员会主席●，I■，ResearchonOptimizationAlgorithmoftheThrustAllocationforDynamicPositioningSystemsofshipsAthesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversity

2、InpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringBy翰nHuanhuan(PatternRecognitionandIntelligentSystems)ThesisSupervisor：LiGuangqiangⅣ队Y2011，H■li献1l{『●．y一◆，，r●C，^

3、大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导F，独立进行研冗工作所取得的成果，撰写成博顾士学位论文：：

4、鱼垦氆动赴塾幽盘盘趑碰衄宝：：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：￡至l垒竺刍一学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部

5、分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密口(请在以上方框内打·吖’’)论文作者签名：，丑型缸导师签名：日期：年月，■，、，'，◆●，。声I’中文摘要摘要随着社会的进步和科技的发展

6、，动力定位系统(DynamicPositioningSyster玎’DPS)得到了广泛的研究和应用。动力定位系统是一种船舶在控制系统的作用下，依靠自身的动力抵抗外界的风、浪、流等干扰，保持船舶处在一定位置和艏向的闭环系统。其中推力分配系统是其重要组成部分，它的作用是将控制系统输出的期望力和力矩等信号，转化分配为各推力器的转速和方向。推力分配问题可归结为一个约束非线性优化问题。对于推力分配的优化，不但能更好地提升DPS的相关性能，还能在减小误差、降低油耗和减少设备磨损等方面发挥积极的作用。本文以挪威科技大学

7、(NUST)的模型实验船CyberShipII为背景，针对船舶DPS的推力分配问题，建立了其数学优化模型。过去采用序列二次规划(SQP)等求解该问题，存在局部收敛等缺陷，且鲁棒性不好。根据算法的发展趋势，本文采用结构简单，收敛快，易于实现的粒子群算法(PSO)来求解，以期获得较好的结果。具体地，本文对基本PSO加以改进，提出一种并行免疫粒子群算法(PWSO)，其基本思想是采用两个并行的子群体，每个子群体分别按全局版和局部版PSO进行速度及位置更新，可将两种PS0相结合，优势互补，兼顾快速性和防早熟。进而又

8、将免疫技术引入算法，进行基于免疫机制的子群体间信息交换，从而进一步加快了算法的收敛，并有效地预防了早熟。为验证提出算法的性能，首先将其应用于求解己知最优解的经典函数优化问题中，优化结果验证了其可行性和有效性。在此基础上，将提出算法应用于CyberShipII的推力分配优化问题中，模拟了两种典型环境，进行了相应的仿真测试，并且对选取不同参数情况下算法的优化性能进行了对比和分析。相关工作表明，本文所提算法对推力优化分配问题是有效的，获得了较好的求解效果。本文的研究具有一定的理论意义和应用价值。关键词：船舶；动

9、力定位；推力分配；优化算法；粒子群；免疫●■r●‘●■r_一烈、，『’●◆～英文摘要ABSTRACTAlongwithsocialprogressandtechnologicaldevelopment,dynamicpositioningsystem(DPS)hasbeenwidelystudiedandapplied．DPSofshipsisakindofclosedbopcontrolsystemwhichcanresis