[发明专利]一种水流作用下的沉管平移控制优化方法

摘要

本发明公开了一种水流作用下的沉管平移控制优化方法，该方法包含如下步骤：S1，分别从速度、阻力、拖轮拉力、拖力合力及拖力合力矩对水流作用下的沉管平移进行数学描述；S2，通过对拖轮合力、拖轮合力矩的分析建立沉管平移控制模型；S3，基于PSO算法对沉管平移控制模型进行优化得出各拖轮拖力大小、拖力角度。本发明建立沉管平移控制模型，并通过PSO算法对控制模型进行优化，得出最优的拖轮拖力大小、拖力角度。

主权项

1.一种水流作用下的沉管平移控制优化方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：S1，分别从速度、阻力、拖轮拉力、拖力合力及拖力合力矩对水流作用下的沉管平移进行数学描述；S2，通过对拖轮合力、拖轮合力矩的分析建立沉管平移控制模型；S3，基于PSO算法对沉管平移控制模型进行优化得出各拖轮拖力大小、拖力角度；所述的S1具体包含如下步骤：S1.1，对沉管平移的速度进行数学描述：令水流速度为V0，沉管平移速度为V1，沉管相对于水的平移速度为V，V0、V1、V与x轴正方向的夹角为分别为θ0、θ1、θ，V在x轴、y轴方向的分量Vx、Vy分别为：Vx＝V1cosθ1+(-V0)cosθ0＝V1cosθ1-V0cosθ0Vy＝V1sinθ1+(-V0)sinθ0＝V1sinθ1-V0sinθ0；S1.2，对沉管平移的阻力进行数学描述：RT＝1.15(Rf+RB)；Rf＝1.67A1|V|1.83×10-3；RB＝0.62δA2V2，其中RT、Rf、RB分别为拖航总阻力、沉管的摩擦阻力、沉管的剩余阻力，A1为沉管的水下湿表面积，δ为被拖物艏部形状系数，A2为浸水部分的沉管横剖面积；|fx|＝RTx、|fy|＝RTy，其中，RTx,RTy为RT在x轴、y轴方向的阻力；S1.3，对沉管平移的拖轮拉力进行数学描述：令第i条拖轮Gi与沉管的系固点为Ai(i＝1,2,…,N)，Ai的坐标为(xi,yi)，Gi的拖力为Fi，x轴正方向逆时针到Fi的夹角为αi，将αi称为Fi的角度，且 F i ∈ [ 0 , F i max ] - - - ( 3 - 8 ) ]]> α i ∈ [ α i min , α i max ] - - - ( 3 - 9 ) ]]>式(3-8)、(3-9)中，i＝1,2,…,N；S1.4，对沉管平移的拖力合力及合力矩进行数学描述：阻力f与拖力合力F大小相同，方向相反，即：F＝-f；且，所述的拖力合力矩T＝0；所述的步骤S2包含：S2.1，对拖力合力分析，建立拖力合力的控制模型，具体为： Σ i = 1 N F i cosα i = R T x · sgn ( V x ) ; ]]>其中，

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