我国是一个海洋大国,开发海洋资源和维护领海安全十分重要,这不仅需要大量的开发、勘探、开采类型的船舶,同时对救助、打捞等辅助船舶的需求也非常迫切。船舶动力定位系统是保证工程船舶在深海作业需要的重要核心装备。推力分配是动力定位系统中一个重要的环节,通常控制器首先计算出船舶下一时刻期望力和力矩,推力分配单元根据具体指令计算出各个推进器和舵所需要的推力和角度,从而使推进器产生相应的力和力矩以满足控制器期望的力和力矩。本文以一艘具有舵桨推进的救助船为研究对象,使用仿真的方法对具有舵桨组合推进器的船舶的推力分配问题进行了研究。研究内容主要包括以下几个方面:首先,建立了动力定位船舶的数学模型,包括船舶运动模型、环境干扰模型等。重点介绍了各种推进器的特点和数学模型,分析舵的受力情况和特点,分析了舵力和方向的具体计算方法。针对舵桨组合推进器推力区域的特点提出了针对非凸区域的处理方法,讨论了推进器的推力损失的来源和计算方法,为后续的推导求解和仿真实验提供理论基础。其次,阐述了推力分配问题的本质和数学描述,重点分析了目标函数需要考虑的各方面因素,其中首先需要考虑推进器能耗和推力分配误差,然后结合推进器的磨损和噪声,艏侧推推力限制等方面建立目标函数。在约束条件方面主要考虑了推力平衡和各个推进器的推力大小和舵桨组合的相关限制。总结了舵桨组合推进器在不同情况下的搜索步骤以及推进器和舵的具体寻优过程,提出针对误差过大的情况下的搜索策略。然后,介绍了基本遗传算法的基本步骤以及相应的实现过程。针对基本遗传算法的缺点结合推力分配问题的需要,对基本遗传算法的多个环节进行改进,提出了一种基于M-精英策略的自适应遗传算法。在算法中加入精英策略,保护适应度高的个体。并且采用一种新的变异方法,针对算法执行的不同代数,变异操作执行的位置不同,使进化操作更有针对性,提升了算法的进化效率。同时优化了算法的终止条件,在初始种群中引入上一时刻的解,来优化初始种群,从而提升搜索速度。同时,针对遗传算法缺乏精确搜索能力的缺点,提出了一种混合的优化方法。使用结构更加简单,局部寻优能力强的蝙蝠算法来辅助优化遗传算法。通过调节蝙蝠算法的参数r₀和f_max,发挥蝙蝠算法的局部寻优能力,利用其来优化遗传算法的搜索结果,从而提升算法整体的精确搜索能力。并且使用不同的测试函数对三种算法的性能进行了仿真测试。最后,针对仿真船舶设计一个PID控制系统,对船舶进行闭环实验,然后通过仿真实验分别对三种算法进行仿真实验,对仿真结果进行分析,并进行对比。证明了改进后的算法能很好的完成具有舵桨推进的船舶的推力分配问题,算法具有很好的全局寻优能力和鲁棒性。