【摘 要】
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动力定位系统由于具有定位方便快速,机动性强,便于操作,不受水深影响等优点,现已经被大量运用在了海洋工程系统如海洋钻井平台中。本文试以中国首座拥有8个全回转推进器的半潜式钻井平台——“海洋石油981”为对象,研究推力分配系统如何提高动力定位系统的定位能力,以及如何降低推进器功率消耗;以遗传算法为研究基础,分别通过与模拟退火算法、非线性规划算法相结合,提出运用混合智能推力分配优化算法来提高推力分配系统
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动力定位系统由于具有定位方便快速,机动性强,便于操作,不受水深影响等优点,现已经被大量运用在了海洋工程系统如海洋钻井平台中。本文试以中国首座拥有8个全回转推进器的半潜式钻井平台——“海洋石油981”为对象,研究推力分配系统如何提高动力定位系统的定位能力,以及如何降低推进器功率消耗;以遗传算法为研究基础,分别通过与模拟退火算法、非线性规划算法相结合,提出运用混合智能推力分配优化算法来提高推力分配系统的效率,以增强钻井平台的定位能力,并且降低推进器功率的消耗,最终提高钻井平台的工作效率。文中的推力分配系统,以总推进器功率的消耗作为优化目标建立数学模型。在工程实践应用中,对钻井平台的定位能力需要通过实时运算跟踪计算与分析,因此,为进一步优化算法,除了分析推进器功率的消耗,本文增加了运算速度作为另一研究评判要素。按照推进器功率的消耗以及运算速度这两项指标,作为评判混合算法优化效果的评判因素。为验证算法的性能,进行仿真测试,验证了混合算法的可行性和有效性,并且优化目标与运算时间都优于单一遗传算法以及单一模拟退火算法,进一步将提出的混合算法应用到半潜式钻井平台“海洋石油981”完整的动力定位系统推力分配仿真模型中,并对钻井平台正常工作状态以及多个推进器失效状态进行了动力定位仿真实验。结果表明:混合智能推力分配优化算法能够有效地对控制器发出的期望指令来进行合理分配;混合智能推力分配优化算法的定位能力分别优于单一遗传算法和模拟退火算法;使用混合智能推力分配优化算法时的推进器总功率消耗,分别小于单一遗传算法和模拟退火算法;混合智能推力分配优化算法的仿真研究工作,可以对实际工程推力分配系统的设计提供一定参考价值。
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