[发明专利]一种基于多算法结合的推力分配优化方法

说明书

本发明涉及一种基于多算法结合的推力分配优化方法，包括以下步骤：(1)、确定推进器需要优化计算的组合数；(2)、针对各种组合分别运用遗传算法进行优化计算，得到各推进器的推力和角度的最终相对最优解；(3)、将最终相对最优解作为SQP算法的输入初始值，求得各推进器的推力和角度；(4)、判断求得的角度是否满足预定条件，满足进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；(5)、以当前时刻的角度为推进器的角度，运用伪逆法求得各推进器的推力，将其作为各推进器最终的推力；(6)、将利用SQP算法求得的各推进器的推力和角度作为各推进器最终的推力和角度。其能大大提高分配结果的准确性。

技术领域

本发明属于船舶推力分配技术领域，涉及一种船舶的推进器的推力分配优化方法，具体涉及一种基于多算法结合的推力分配优化方法。

背景技术

船舶动力定位系统中推力分配模块的作用是将动力定位控制器输出的三自由度控制指令按照一定的分配方法合理的分配给各个推进器，使其输出期望推力及力矩。推力分配模块中的两个核心问题分别是推力分配方法和推力指令解算，其中推力分配方法的本质为多目标非线性优化问题。

现阶段针对推力分配的优化方法主要分为三种：第一种是利用传统优化方法中的序列二次规划法或伪逆法进行推力分配的求解。第二种是运用现代优化理论中的优化方法，如遗传算法、粒子群算法、人工鱼群算法等进行求解。第三种是运用两种算法结合进行求解。

但是，前两种方法由于是单纯的运用一种优化方法进行求解，因此并没有解决算法本身的缺点带来的影响。第三种方法相对解决了单一算法的缺点，能够取长补短，取得更优的计算结果。

但是，现阶段对第三种方法的运用只是停留在将两种算法进行叠加的基础上，并没有改变算法本身，也没有结合推力分配具体的指标对算法进行调整，因此对推力分配结果的提高有限。

在推力分配时，除了要考虑推力消耗，推进器的机械特性，推进器的推力范围等基本要素，对于配备全回转推进器的船舶来说还应该考虑推进器之间的干扰。为了减少干扰，全回转推进器在实际的回转过程中会存在回转禁区，这样将会造成推进器的推力角范围变为几个不连续的推力角范围。

对于回转禁区角的考虑，现阶段运用的是直接分配法和伪逆法的结合，在直接分配法中忽略禁区约束，计算得到回转角，当回转角位于禁区内时，将回转角移动到禁区边缘，然后利用伪逆法对推力进行二次优化求解。但是，这种处理手段比较单一，对于得到的解与最优解之间存在偏差。

鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的推力分配优化方法。

发明内容

为了解决上述问题的缺陷和不足，本发明提出了一种基于多算法结合的推力分配优化方法，其能够结合要解决的推力分配参数进行多个算法的调整优化，从而能够大大提高分配结果的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于多算法结合的推力分配优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、确定推进器的需要优化计算的组合数；

(2)、针对各种组合分别运用遗传算法进行优化计算，得到各推进器的推力和角度的最终相对最优解；

(3)、将所述最终相对最优解作为序列二次规划算法的输入初始值，利用序列二次规划算法求得各推进器的推力和角度；

(4)、判断求得的全回转推进器的角度是否满足预定条件，如果满足预定条件，进入步骤(5)，否则，进入步骤(6)；

(5)、以全回转推进器当前时刻的角度为全回转推进器的角度，并运用伪逆法对各推力器的推力进行再次优化，求得各推进器的推力，将其作为各推进器最终的推力；

(6)、将利用序列二次规划算法求得的各推进器的推力和角度作为各推进器最终的推力和角度。