粒子蜂群算法及其在DP半潛式平臺(tái)推力優(yōu)化分配中的應(yīng)用.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展,人類已全面步入海洋經(jīng)濟(jì)時(shí)代,對海洋的開發(fā)和探索范圍也越來越廣。傳統(tǒng)的錨泊定位已愈發(fā)滿足不了海上工作的相關(guān)需求,動(dòng)力定位系統(tǒng)(DPS)應(yīng)運(yùn)而生,它是依靠推進(jìn)器產(chǎn)生的動(dòng)力來抵御作用在船舶及平臺(tái)上環(huán)境力的影響,從而盡可能使其保持在海面期望位置上的一種閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中的推力分配系統(tǒng)是DPS重要的組成部分,它的作用是將控制系統(tǒng)輸出的期望力和力矩等信號(hào),轉(zhuǎn)化分配為各推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速和方向。推力分配問題可歸結(jié)為一個(gè)約束非線性

2、優(yōu)化問題。對于推力分配的優(yōu)化,不但能更好地提升DPS的相關(guān)性能,還能在減小推力誤差、降低能耗和減少設(shè)備磨損等方面發(fā)揮積極的作用。
　　 本文以裝備有八個(gè)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的某半潛式平臺(tái)為工程背景,針對其推力分配問題,建立了數(shù)學(xué)優(yōu)化模型。過去采用序列二次規(guī)劃(SQP)等求解該問題,存在局部收斂等缺陷,且魯棒性不好。根據(jù)算法的發(fā)展趨勢,本文基于較為新穎的屬群智能的人工蜂群算法來求解,以期獲得更好的結(jié)果。
　　 人工蜂群算法具有全局

3、收斂,結(jié)構(gòu)簡單,易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),但同樣存在早熟、收斂速度不突出等缺陷。為了更好地求解上述推力優(yōu)化分配問題,本文對其進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn),提出一種并行混合粒子蜂群算法(PHPBC)。主要措施有引入粒子群優(yōu)化(PSO)中的全局最優(yōu)位置指導(dǎo)機(jī)制,以加速算法的收斂速度;給出可調(diào)壓力排序選擇代替?zhèn)鹘y(tǒng)的賭輪選擇,可在算法的早期有效維護(hù)群體的多樣性,而后期加速向最優(yōu)解的收斂;并行思想可進(jìn)一步抑制早熟,提高算法的全局搜索性能。為驗(yàn)證提出算法的性能,首先將其

4、應(yīng)用于求解經(jīng)典的函數(shù)優(yōu)化問題中,結(jié)果驗(yàn)證了其可行性和有效性。
　　 在此基礎(chǔ)上,將提出的算法應(yīng)用到前述建立的平臺(tái)推力分配優(yōu)化問題中,模擬了兩種測試環(huán)境,進(jìn)行了相應(yīng)的仿真測試。結(jié)果表明,提出的算法能夠有效的對控制器發(fā)出的期望指令進(jìn)行合理分配,效果令人滿意。此外,本文還在選取不同參數(shù)情況下,對算法的優(yōu)化性能進(jìn)行了對比和分析。
　　 相關(guān)工作表明,本文所提算法對推力優(yōu)化分配問題是有效的,獲得了較好的求解效果。本文的研究具有一定