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原文传递船舶动力定位能力分析系统研究

论文题名：	船舶动力定位能力分析系统研究
关键词：	船舶动力定位系统;推力分配;环境载荷;推进器
摘要：	动力定位能力分析是动力定位系统的关键技术之一，一方面可以评估船舶动力定位系统的能力，另一方面也可以作为其设计的依据。本文根据船舶动力定位系统技术特点，围绕动力定位系统能力分析的关键技术展开研究，包括环境载荷分析、推进系统模型建立、推力分配策略及优化、动力定位能力分析方法。针对动力定位能力静态分析方法设计开发了具有自主知识产权的软件，并通过工程应用研究，实现了对大型耙吸挖泥船“通途”号和YH6020多用途拖轮实船动力定位系统的能力分析。论文主要工作如下：　　（1）研究了环境载荷计算方法，建立了风、流、浪模型；研究了动力定位船舶推进系统，讨论了船舶推进器与船体、推进器、海流三方面的水动力干扰，提出了两种主要解决措施以提高推进器的推力利用率。　　（2）研究了推力分配优化策略和算法，建立了推力分配数学模型，将SQP算法和 PHR算法应用到推力分配优化问题上，并仿真验证了这两种方法的可行性。针对SQP算法和 PHR算法的不足之处，在 PSO算法的基础上引入遗传算法得到改进的GA-PSO算法，并应用于推力分配优化问题中，通过仿真可知：相比SQP算法和PHR算法， GA-PSO算法在保持推力分配合理稳定的同时，系统能耗有所降低，表明GA-PSO算法在推力分配优化问题方面有更好的效果。　　（3）针对舵桨组合推力分配问题，采用等效拆分的方法对舵桨组合非凸推力可行域进行凸化处理，通过仿真表明：该凸化技术优化了舵桨组合推力分配问题，验证了该方法的可行性，而且说明舵的参与使船舶可以承担更多的环境载荷，并有效地降低了系统能耗。　　（4）基于上述动力定位能力分析关键技术的理论研究，设计了动力定位能力分析软件总体流程以及各个功能模块。并且基于VS2008平台，采用VC++和MATLAB混合编程完成了METI_DPCAP软件开发。　　（5）基于所开发的METI_DPCAP软件，分别对大型耙吸挖泥船“通途”号和YH6020多用途拖轮进行了动力定位能力分析工程应用研究，为其动力定位系统的设计提供了一定依据。通过与Kongsberg的StartCap v.2.7.2软件分析结果进行对比，结果表明本文开发的METI_DPCAP软件分析结果与其趋势一致，误差范围较小，验证了本文动力定位能力分析方法的正确性及软件的工程实用性。
作者：	朱海洋
专业：	控制理论与控制工程
导师：	杨奕飞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文