[發明專利]一種基于NSGA?II算法的降低UUV置空率的優化方法

在審

• 申請號: 201710345386.3
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107301267A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 張偉;宋吉廣;魏世林;張宏瀚;陳濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于NSGA-II算法的降低UUV置空率的優化方法，其特征在于，主要實施步驟如下：

(1)建立UUV的多學科優化模型，明確優化目標函數，將UUV的總體設計進行子系統分解，完成UUV的模型設計；

(2)確定多學科優化設計問題中包含的連續變量、離散變量，計算出目標函數，規定約束條件；

(3)基于NSGA-II算法，根據步驟(2)中的多學科優化設計對航行器進行多學科優化，得到UUV置空率的最優結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于NSGA-II算法的降低UUV置空率的優化方法，其特征在于，步驟(1)的具體實施方式如下：

(1.1)規劃UUV的總體布置：計算出UUV的重力、重心、浮力和浮心，并使其滿足平衡條件；

(1.2)確定UUV構型方案，優化載體型線，明確UUV構型中需優化的各目標函數；

(1.3)確定UUV的能源系統優化方案：使用鋰離子電池，在基本鋰離子電池確定后優化能源系統的續航時間、能源艙體積、重量與成本。

3.根據權利要求2所述的一種基于NSGA-II算法的降低UUV置空率的優化方法，其特征在于，步驟(1.1)中所述的重力等于浮力，重心與浮心具有相同的橫向、縱向坐標；航行器的總重力是艇上各部分重力的總和，包括結構重量、設備重量、有效載荷、浮力材料重量等。

4.根據權利要求2所述的一種基于NSGA-II算法的降低UUV置空率的優化方法，其特征在于，步驟(1.2)中所述的UUV構型包括流體性能學科及耐壓結構設計，流體性能學科包括推進學科和阻力性能學科，耐壓結構設計包括耐壓殼設計和輕外殼設計；UUV構型內容包括航行器的主尺度與航行器的外型。

5.根據權利要求1所述的一種基于NSGA-II算法的降低UUV置空率的優化方法，其特征在于，所述的步驟(2)的具體實施方式如下：

(2.1)對UUV進行總布置設計，確定UUV的重力、重心、浮力和浮心，并使其滿足平衡條件；

(2.2)設計UUV構型，確定各構型的變量、目標函數與約束條件；

(2.3)優化能源系統中的各項分系統。

6.根據權利要求5所述的一種基于NSGA-II算法的降低UUV置空率的優化方法，其特征在于，所述的步驟(2.1)具體實現方式如下：

(2.1.1)設各部分重量為W_i，重心坐標為(x_i,y_i,z_i)，則總的重量和重心坐標為：

W=Σi=1nWi]]> 1

xG=1wΣi=1nWixiyG=1wΣi=1nWiyizG=1wΣi=1nWizi]]>

其中，n為重力組成部件的總數；

(2.1.2)航行器的總浮容積為航行器上各部分浮容積的總和，設各部分浮容積為V_i，容積中心坐標為(x_i,y_i,z_i)，則總的浮容積和容積中心坐標為：

V=Σi=1nVi]]>

xB=1vΣi=1nVixiyB=1vΣi=1nViyizB=1vΣi=1nVizi]]>

(2.1.3)設置變量：n個零件的分別體積V₁～V_n，航行器的總體積V_UUV，取任一向量X_ra表示為：

X_ra＝{V₁,V₂,...,V_n,V_UUV}

得到UUV最小置空率目標函數為：

minZra(x)=VUUV-VVUUV]]>

(2.1.4)確定約束條件為：航行器水下狀態浮心在重心以上高度值大于50mm。