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原文传递锚泊定位半实物仿真系统研究

论文题名：	锚泊定位半实物仿真系统研究
关键词：	工程船;锚泊定位;环境扰动;运动响应;锚链张力
摘要：	海洋资源开发的深度和广度加速了工程船尺寸及其定位性能的技术要求，而作为定位控制设计的锚泊系统其性能优劣也决定了船舶或浮体作业的安全性。由于实际应用中锚泊系统性能验证的难度及高昂的设备成本，所以本文对锚泊半实物仿真系统进行了研究，以1000吨应急打捞起重船为对象，研究和分析了工程船在不同工况下的锚泊控制定位效果及相应的优化策略。完成工作主要如下：　　(1)研究了半实物仿真系统总体架构的特点，并结合锚泊定位控制原理和流程，确定了锚泊定位半实物仿真系统构成及功能，构建了系统基本框架；明确了仿真软件的需求、结构以及对应的模块及仿真流程。　　(2)研究了锚泊系统及环境扰动的模型。在了解不同类型工程船锚泊设备、定位方式优劣的基础上，分析和推导了锚泊系统中船舶、锚缆与锚机以及风、浪、流的环境扰动数学模型，特别是船体所受的一阶和二阶干扰力的模型。以上这些是仿真系统的基础，为仿真系统的实现提供了依据，是半实物仿真系统中实现虚拟仿真机的关键技术之一。　　(3)研究了锚泊定位控制及船体/锚泊系统的数值仿真。本文在PID控制基础上引入了模糊PID控制，结合时域耦合分析工具ProteusDS软件进行了数值仿真。在ProteusDS中建立研究对象数值模型，采用模糊PID算法，对风浪流45°方向船体/锚泊系统在不同工况下运动特性变化进行了数值计算仿真，并分析了浪向、浪高变化涉及船舶设计的危险工况对船舶及锚泊系统运动特性的影响，为锚泊系统优化和运营安全提供参考依据。　　(4)在研究锚链张力优化模型及遗传算法基础上，针对遗传算法早熟收敛，后期搜索迟钝及多样性保持不好的缺陷，采用了个体相似度交叉配对策略，改进交叉、变异自适应操作、非线性规划；量子化编码，旋转门动态调整及自适应量子变异、灾变的措施改进算法优化8根锚链张力分布，并在Simulink中搭建仿真模型进行了时域仿真，仿真结果表明建立的模型是有效的。
作者：	李业
专业：	系统工程
导师：	陈红卫
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