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基于改进鲸鱼算法的潜艇多维磁场补偿研究
| 论文题名： | 基于改进鲸鱼算法的潜艇多维磁场补偿研究 |
| 关键词： | 潜艇;多维磁场补偿;鲸鱼算法;非线性权重;模拟退火算法;磁性隐身能力 |
| 摘要： | 潜艇是由艇身、武器系统、动力装置等构成的复杂铁磁性舰艇。在地磁场的磁化作用下，潜艇局部空间产生的感应磁场与地磁场矢量叠加，导致空间磁场畸变，会暴露潜艇所在位置。为避免空间磁场畸变，可通过多维磁场补偿策略使潜艇纵向、横向和垂向绕组产生与感应磁场大小相等方向相反的补偿磁场，提高潜艇的磁性隐身能力。鲸鱼算法(WhaleOptimizationAlgorithm,WOA)具有局部搜索能力强、参数设置简单等优点，现已广泛应用于求解各类优化问题。因此，本文开展基于改进鲸鱼算法的潜艇多维磁场补偿研究。本文主要工作内容如下： 按照潜艇的铁磁性结构，搭建潜艇船模；通过三维建模和网格划分，得到潜艇船模感应磁性磁场有限元模型；将潜艇船模感应磁性磁场的实测值与有限元模型的仿真数据对比，验证了潜艇船模感应磁性磁场有限元模型的准确性。 提出了一种基于非线性权重和模拟退火算法的改进鲸鱼算法。通过非线性权重调整鲸鱼个体在螺旋包围阶段和气泡网攻击阶段的收敛速度，并引入模拟退火算法对原种群位置进行调整，增强了鲸鱼算法的全局寻优能力。 将地磁场作用于潜艇产生的感应磁性磁场进行解耦，得到纵向、横向和垂向三方向的地磁场各自所产生的感应磁性磁场。定义纵向、横向和垂向感应磁性磁场的多维磁场补偿目标函数，并采用标准鲸鱼算法、遗传算法和改进鲸鱼算法对其进行最优解计算，得到改进鲸鱼算法在纵向、横向和垂向感应磁性磁场的多维磁场补偿效率分别为89.21%、86.72%和89.69%，相较于标准WOA分别提高了10.03%、9.13%和9.44%，验证了改进鲸鱼算法在潜艇多维磁场补偿中的优越性，对潜艇磁场隐身工程的发展具有一定的指导意义。 |
| 作者： | 姜凯文 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 苏义鑫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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