[发明专利]基于动力定位能力综合标准的推力器局部最优配置方法

权利要求书

1.一种基于动力定位能力综合标准的推力器局部最优配置方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1，利用测量设备获取海洋结构物在工作海域定制的起始艏向角ψ_start和终止艏向角ψ_end；

计算该海洋结构物的艏向在工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]内的概率密度分布函数P(ψ)，公式如下：

$P\left({\mathrm{\ψ}}_i\right)=\frac{C\left({\mathrm{\ψ}}_i\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}C\left({\mathrm{\ψ}}_i\right)}.$

其中，C(ψ_i)表示海洋结构物的艏向角为ψ_i时的次数，P(ψ_i)表示海洋结构物的艏向角为ψ_i的概率；

如果无法得到海洋结构物艏向的统计结果，则假设其艏向在工作艏向区间中出现的概率相同，即C(ψ_i)＝Constant，则P(ψ)表示为：

$P\left(\mathrm{\ψ}\right)=\frac{1}{\left|\right|{\mathrm{\ψ}}_{end}-{\mathrm{\ψ}}_{start}\left|\right|}.$

步骤2，根据动力定位能力综合分析判断标准定制判断方案，公式如下：

${\mathrm{Cap}}_{cri}=\mathrm{\μ}\×e^{-\mathrm{\λ}\frac{\mathrm{\σ}}{\mathrm{\μ}}},$

$\mathrm{\μ}={\∫}_{{\mathrm{\ψ}}_{start}}^{{\mathrm{\ψ}}_{end}}P\left(\mathrm{\ψ}\right)V_w\left(\mathrm{\ψ}\right)d\mathrm{\ψ},$

$\mathrm{\σ}=\sqrt{L_{{\mathrm{\ψ}}_{start}}^{{\mathrm{\ψ}}_{end}}P\left(\mathrm{\ψ}\right){(\mathrm{\μ}-V_w(\mathrm{\ψ}\left)\right)}^{2}d\mathrm{\ψ}}.$

其中，ψ_start，ψ_end分别是根据海洋结构物在当前海域工作的起始艏向角和终止艏向角，P(ψ)是海洋结构物的艏向在工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]中的概率密度分布函数，V_ω(ψ)是由动力定位能力分析得到的在艏向角为ψ时海洋结构物所能抵抗的最大风速，V_ω(ψ)由动力定位能力分析软件计算得到，μ为考虑到工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]和艏向概率密度分布函数P(ψ)后的V_ω(ψ)的期望值，σ为考虑到工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]和艏向概率密度分布函数P(ψ)后的V_ω(ψ)的标准差，μ表示海洋结构物的整体平均动力定位能力，表示海洋结构物动力定位能力的稳定性，λ表示动力定位能力的稳定性在整体动力定位能力中所占的比重因子；

步骤3，确定动力定位能力的稳定性在整体动力定位能力中所占的比重因子λ：该海洋结构物在工作时对动力定位能力的稳定性要求越高，λ的值则取得越大；

步骤4，推力器位置域的离散化：沿海洋结构物纵向的推力器位置域由表示，其中，和分别是第i个推力器的位置界限，计算第i个推力器的位置数量，公式如下：

其中，位置域基于一个区间允许误差∈进行离散化，使每个离散化后的位置差小于或等于区间允许误差∈、表示向上取整；

计算第i个推力器离散化的位置，公式如下：

$x_i^j=x_i^L+\left(j-1\right)\·\frac{x_i^H-x_i^L}{n_i}$

其中，j＝1，2，...，n_i；

步骤5，通过局部最优的方法进行推力器配置方案的最优化：

针对某个推力器的位置进行优化，即通过步骤3中的综合标准计算该推力器所有离散位置对应的综合定位能力，得到该推力器的最优位置后，用该最优位置更新原来位置，再对下一个推力器进行优化，以此类推，直到所有推力器的更新位置与原有位置一致时停止。