無人艇布局優(yōu)化方法研究與探索.pdf

1、海上高速無人艇具有十分重要的軍事價值，能夠完成監(jiān)視、情報收集、偵察、武、掃雷、裝保護反潛和精確打擊的任務。然而無人艇在執(zhí)行任務時的可能會應對惡劣的海況、多變的運動狀態(tài)，對自主控制的無人艇而言，其安全性能存在巨大挑戰(zhàn)。提高穩(wěn)性性能，避免海上無人艇高航速狀態(tài)下的傾覆，是其他功能得以實施的重要保證。而當無人艇意外傾覆后，使其在有限的外界干擾或主動措施作用下恢復到正浮狀態(tài)，直接關(guān)系到無人艇的生命力和戰(zhàn)斗力。本文從總體布局優(yōu)化的角度研究了無人艇外

2、形特征和布局方案對于其抗傾覆性能和浮態(tài)自恢復性能的的影響，主要工作有：
　　 1對于粒子群算法的改進方法進行了研究，從參數(shù)改進和社會關(guān)系鄰域改進兩個方面對于基本粒子群算法進行改進，將改進之后的粒子群算法應用于四個典型的多目標優(yōu)化問題，效果良好，驗證該算法的可行性；
　　 2使用了最小功原理計算無人艇穩(wěn)性和使用MAXSURF軟件計算無人艇穩(wěn)性兩種方法，對于兩種方法的計算效果、實施的簡便程度及對于后繼程序的計算影響進行了對比

3、和分析，確定了使用MAXSURF軟件計算無人艇穩(wěn)性的方法；
　　 3使用外部特征參數(shù)化的方法提取出無人艇重要的外部特征，構(gòu)造無人艇穩(wěn)性預報的樣本數(shù)據(jù)，使用HYDROMAX這一種簡便的方法求解多種狀態(tài)下無人艇的靜水穩(wěn)性，并使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡和GRNN神經(jīng)網(wǎng)絡兩種方法預報靜水穩(wěn)性，對于兩種預報方法的預報效果和預報穩(wěn)定性進行了比較，選取了非線性擬合效果較好的GRNN神經(jīng)網(wǎng)絡作為預報方法；
　　 4解決了基于抗傾覆性能與浮態(tài)恢復性

4、能的無人艇布局優(yōu)化問題，針對無人艇布局的特點，研究了縱向函數(shù)法的思想，并構(gòu)造了無人艇的外形特征，為布局優(yōu)化問題的幾何條件約束提供了可靠的數(shù)學表達，使用改進的多目標粒子群算法求解無人艇布局優(yōu)化問題，得到了優(yōu)化之后的布局方案，證明了論文中方法的可行性；
　　 5設計并進行了無人艇高速橫傾直航試驗，通過對無人艇模型航行姿態(tài)、穩(wěn)性的測量，調(diào)整、確定無人艇部分參數(shù)。對于無人艇的橫傾直航試驗進行數(shù)值驗證，為總體布局優(yōu)化的進一步探索提供依據(jù)。