一种绿色能源小水线面双体无人艇优化初步研究

doi:10.1004-7530/2019-36-6-28

摘要/Abstract

摘要：

文章针对小水线面双体无人艇,选取该无人艇的快速性、操纵性、耐波性和太阳能系统的目标函数,确定设计变量和约束条件的范围,建立了综合优化数学模型,并选取合适的优化算法,自主编写了一套优化设计软件,进行综合优化计算。先比较不同代数的粒子群算法的适应度函数值,而后选用粒子群算法作为主算法得出最好的5个个体信息,与自身及其他优化算法结合进行二次计算。最终得到小水线面双体船最优船型参数,研究结果可为小水线面双体无人艇各项性能优化的多目标、多变量及多约束条件综合优化问题提供参考。

关键词: 海洋, 绿色能源, 小水线面双体无人艇, 优化, 粒子群算法

Abstract:

This paper focuses on the small waterplane double-body unmanned boat, selects the rapidity, maneuverability, seakeeping and objective function of the solar system, determines the range of design variables and constraints, and establishes a comprehensive optimization mathematical model. And selects the appropriate optimization algorithm, and independently writes a set of optimization design software to carry out comprehensive optimization calculation. First, comparing the fitness function values of particle swarm optimization algorithms with different algebras, and then uses the particle swarm optimization algorithm as the main algorithm to get the best five individual information, and combines it with other optimization algorithms for secondary calculation. Finally, the optimal ship type parameters of the small waterplane catamaran are obtained. The research results can provide reference for the multi-objective, multivariable and multi-constrained comprehensive optimization problems of small waterplane double-body unmanned boats.

Key words: ocean, green energy, small waterplane double-body unmanned boat, optimization, particle swarm optimization

中图分类号:

汤旸. 一种绿色能源小水线面双体无人艇优化初步研究[J]. 江苏科技信息, 2019, 36(6): 28-30.

Yang Tang. Preliminary study on optimization of a green water small waterline double-body unmanned boat[J]. Jiangsu Science & Technology Information, 2019, 36(6): 28-30.

图/表 4

表1

表2

表3

表4

最优结果的设计变量值"

编号	设计变量	下限	上限	优化值
1	船长 $L$ /m	7.8	8.1	8.098
2	船宽B/m	3.7	3.85	3.846
3	吃水T/m	0.9	1.15	0.946
4	方形系数Cb	0.2	0.232	0.228
5	浮心纵向位置Lcp/m	-0.1	0.1	0.055
6	设计航速V_S/kn	7.5	8.2	7.973
7	片体间距c0/m	2.95	3.15	3.149
8	水线长Lw/m	6.3	6.6	6.565
9	重心高度Zg/m	1.54	1.6	1.561
10	水线面系数Cw	0.145	0.155	0.155
11	中横剖面系数Cm	0.3	0.4	0.3

表4

优化代数	1 000	2 000	3 000	4 000	5 000
总目标函数	54.93	62.09	57.44	45.01	59.66
惩罚函数值	1	1	1	1	1

区间概率	0.11	0.12	0.13	0.14	0.15
总目标函数	50.43	60.39	42.26	53.84	62.92
惩罚函数值	1	1	1	1	1

	计算策略	PSO+GA	PSO+PSO	PSO+CA	PSO+CMP
1 000代混合优化计算结果	总目标函数	43.38	55.51	52.36	63.50
1 000代混合优化计算结果	惩罚函数值	1	1	1	1
2 000代混合优化计算结果	总目标函数	50.10	67.74	60.07	43.40
2 000代混合优化计算结果	惩罚函数值	1	1	1	1
3 000代混合优化计算结果	总目标函数	53.80	68.35	56.14	49.90
3 000代混合优化计算结果	惩罚函数值	1	1	1	1
4 000代混合优化计算结果	总目标函数	67.99	61.44	53.70	58.23
4 000代混合优化计算结果	惩罚函数值	1	1	1	1
5 000代混合优化计算结果	总目标函数	51.32	47.66	59.66	60.46
5 000代混合优化计算结果	惩罚函数值	1	1	1	1

[1]	徐杰 . 多学科设计优化在小水线面双体船中的研究与应用[D]. 武汉:华中科技大学, 2009.
[2]	李晔 . 用于海洋监测的小水线面双体船设计的构想及分析[J].海洋技术, 2001(2):51-57.
[3]	魏子凡, 井升平, 杨松林 . 基于改进遗传算法的新型水面无人艇性能综合优化分析[J].江苏科技大学学报(自然科学版), 2017(1):6-11.
[4]	邓芳, 邓魏彬 . 双体船阻力性能计算及船型设计优化[J].青岛科技大学学报(自然科学版), 2015(1):72-76.

[1]	习文辉,杨圣文. 我国交通运输结构现状分析及调整策略[J]. 江苏科技信息, 2019, 36(8): 21-23.
[2]	段建伟. 基于图优化的增量式单目SFM三维重建方法[J]. 江苏科技信息, 2019, 36(6): 37-40.
[3]	张诗瑶. 医院财务管理现状分析及其优化研究[J]. 江苏科技信息, 2019, 36(5): 40-42.
[4]	邓斌斌. 微媒体对图书馆服务的影响及优化[J]. 江苏科技信息, 2019, 36(3): 7-9.
[5]	陈志远,杨帆,朱萍,顾杰. 基于Anylogic的校园行人流研究分析[J]. 江苏科技信息, 2019, 36(11): 63-67.
[6]	郁铖,文帅群,洪天宇,周梦瑶,吴梦琦. 基于拓扑优化和侧翻碰撞安全性的客车轻量化设计[J]. 江苏科技信息, 2019, 36(10): 42-44.
[7]	谭晓燕, 郭冠军. 基于revit建模的智能型住宅优化设计[J]. 江苏科技信息, 2018, 35(9): 50-52,80.
[8]	张明. 某物流公司分拣效率和运作的优化研究[J]. 江苏科技信息, 2018, 35(8): 39-40,55.
[9]	冒士凤. 江苏省海洋经济发展与海洋生态文明建设的关系研究[J]. 江苏科技信息, 2018, 35(7): 10-12.
[10]	刘川, 张靖, 王娜, 徐家雄, 崔恒斌. 牵引变流器分段同步调制谐波优化方法[J]. 江苏科技信息, 2018, 35(7): 72-75.
[11]	冒士凤. 江苏海洋经济在"一带一路"背景下的优劣势及发展机遇[J]. 江苏科技信息, 2018, 35(6): 15-17.
[12]	秦洁, 简慧兰. 南通海洋经济创新发展的探讨[J]. 江苏科技信息, 2018, 35(5): 41-43.
[13]	曹威, 洪纯珩. 水电站机组投产时序优化研究[J]. 江苏科技信息, 2018, 35(32): 33-35.
[14]	陆韡. 国内高校图书馆"大学信息共享空间(UICS)"环境设计的经典案例研究 ——以中国海洋大学图书馆为例[J]. 江苏科技信息, 2018, 35(31): 16-18.
[15]	焦寒尽. 江南古镇住宅新生活模式场景设计分析——以"水月周庄"住宅三期建筑为例[J]. 江苏科技信息, 2018, 35(28): 8-10.

《江苏科技信息》杂志社
Jiangsu Science & Technology Information Magazine Agency