基于MLP-ANN的AUV航向自适应PID控制 被引量：1

1

作者 张代雨 鲁昂奇 +2 位作者 鲍超明 刘镇玮 杨超翔 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第10期72-77,共6页

针对AUV在复杂环境下的非线性运动问题,提出一种基于多层感知器人工神经网络(MLP-ANN)的自适应PID控制方案用来实现AUV航向自适应控制。为解决PID固定增益在AUV复杂运动中不能保证高质量响应问题,通过构造人工神经网络模型,使用该模型... 针对AUV在复杂环境下的非线性运动问题,提出一种基于多层感知器人工神经网络(MLP-ANN)的自适应PID控制方案用来实现AUV航向自适应控制。为解决PID固定增益在AUV复杂运动中不能保证高质量响应问题,通过构造人工神经网络模型,使用该模型根据航行状态确定自适应PID控制器的参数变化趋势,并引入动量项在梯度下降法中计算得到更新的参数变化量,实现控制器参数自适应变化,通过Matlab仿真实验表明该方案的可行性。 展开更多

关键词 AUV MLP-ANN 自适应 航向控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进融合蚁群A^(*)算法的路径规划方法

2

作者 张代雨 杨超翔 +2 位作者 鲍超明 鲁昂奇 曾大兴 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第9期96-101,共6页

针对水下机器人在运用于蚁群计算求解路线规划问题时的收束速度过慢,较易进入局部最优求解,以及搜索速度的低下等现象,提出一种可以应用于水下机器人中的混合蚁群计算方法。首先,使用栅格法构建问题中的环境模式,并在此基础上采用A^(*)... 针对水下机器人在运用于蚁群计算求解路线规划问题时的收束速度过慢,较易进入局部最优求解,以及搜索速度的低下等现象,提出一种可以应用于水下机器人中的混合蚁群计算方法。首先,使用栅格法构建问题中的环境模式,并在此基础上采用A^(*)算法更新初始信息素浓度,在信息素初期,也可以起到指导作用;其次,通过对蚁群计算的像素更新方法和节点转移概率方法中的启发方法加以改进,来提高算法的精确程度;最后,通过对PYTHON仿真试验证明,该方法的收敛速度和目标搜索寻优时间都得以提高。 展开更多

关键词 水下机器人 蚁群算法 路径规划 融合算法 参数优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于B样条的螺旋桨桨叶参数化及曲面生成

3

作者 张代雨 张曼玉 +3 位作者 刘可峰 凌宏杰 王志东 陈旭 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第8期1-7,共7页

为了提高螺旋桨优化过程中桨叶的参数化灵活性和建模效率,开展基于B样条方法的螺旋桨桨叶参数化及曲面生成研究。基于B样条曲线方法,采用最小二乘法对不同半径处的叶切面型值点进行拟合,并利用比例、偏移、坐标转换等方法,实现了桨叶叶... 为了提高螺旋桨优化过程中桨叶的参数化灵活性和建模效率,开展基于B样条方法的螺旋桨桨叶参数化及曲面生成研究。基于B样条曲线方法,采用最小二乘法对不同半径处的叶切面型值点进行拟合,并利用比例、偏移、坐标转换等方法,实现了桨叶叶切面和外形轮廓的参数化;基于B样条曲面方法,高效生成螺旋桨叶面、叶背、叶根和叶顶曲面;基于Python语言完成相关程序编写,并给出程序的UML类图。最终,通过对螺旋桨实例进行对比分析,证明螺旋桨桨叶参数化的灵活性和桨叶曲面生成的高效性。 展开更多

关键词 螺旋桨桨叶 B样条曲线 参数化建模 最小二乘法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于AU型螺旋桨的对称螺旋桨水动力性能研究

4

作者 刘可峰 李鹏 +1 位作者 张代雨 吴政运 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第16期77-80,共4页

为特种船舶的需要在AU螺旋桨基础上对叶型进行对称化处理得到对称螺旋桨模型,应用计算流体动力学方法为某AU型螺旋桨进行敞水数值模拟,得到该螺旋桨正向旋转时的水动力性能,并与实验图谱数据进行误差分析,证明数值方法的有效性。为对称... 为特种船舶的需要在AU螺旋桨基础上对叶型进行对称化处理得到对称螺旋桨模型,应用计算流体动力学方法为某AU型螺旋桨进行敞水数值模拟,得到该螺旋桨正向旋转时的水动力性能,并与实验图谱数据进行误差分析,证明数值方法的有效性。为对称螺旋桨进行了敞水性能模拟,对比数据分析对称螺旋桨水动力性能的优势和劣势,为特种船舶的推进设计提供可靠的参考数据。 展开更多

关键词 AU螺旋桨 对称螺旋桨 CFD 数值分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

两级系统多学科可靠性设计合成优化方法 被引量：3

5

作者 张代雨 宋保维 +1 位作者 王鹏 董华超 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期808-813,共6页

针对大规模的不确定性多学科系统,提出了一种基于BLISS方法的两级系统多学科可靠性设计合成优化方法——RBMDOSB。该方法采用了SORA方法的框架,将可靠性分析和多学科设计优化分离开来,分为可靠性分析和确定性多学科设计优化两个问题顺... 针对大规模的不确定性多学科系统,提出了一种基于BLISS方法的两级系统多学科可靠性设计合成优化方法——RBMDOSB。该方法采用了SORA方法的框架,将可靠性分析和多学科设计优化分离开来,分为可靠性分析和确定性多学科设计优化两个问题顺序执行,其中,具体使用基于多学科模型的性能评估法进行可靠性分析,应用BLISS方法进行确定性多学科设计优化问题求解,并添加与耦合变量相关的移动量来对多学科设计优化问题的约束进行修正。最后通过具体算例验证了RBM-DOSB方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 多学科设计优化 可靠性设计 顺序优化和可靠性评估方法 两级系统集成一体化

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于IABC-VFA融合的水下传感网络覆盖优化研究

6

作者 张伶俐 罗成名 +1 位作者 张代雨 张贝 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第2期150-155,共6页

针对水下无线节点不均匀部署导致的覆盖率低的问题,将改进人工蜂群结合虚拟力算法(Improved Artificial Bee Colony-Virtual Force Algorithm, IABC-VFA)用于水下无线网络覆盖中,改进寻优精度不足以及易陷入局部优化的缺点。首先,在初... 针对水下无线节点不均匀部署导致的覆盖率低的问题,将改进人工蜂群结合虚拟力算法(Improved Artificial Bee Colony-Virtual Force Algorithm, IABC-VFA)用于水下无线网络覆盖中,改进寻优精度不足以及易陷入局部优化的缺点。首先,在初始阶段引入Tent混沌映射产生混沌序列以获得更均匀的搜索空间;其次,在跟随蜂阶段引入虚拟力算法对雇佣蜂阶段生成的解进行蜜源位置优化更新。最后,引入柯西-高斯变异策略变异当前最优解,使其跳出局部最优。仿真实验对比表明,本文提出的IABC-VFA算法比3D-IVFA和DABVF算法分别提高了1.30%和1.63%的覆盖率,节点利用率优于其他2种算法,可应用于三维水下无线传感器网络节点部署。 展开更多

关键词 水下传感网络 人工蜂群 虚拟力算法 覆盖性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

翼身融合水下滑翔机外形的精细参数化建模 被引量：4

7

作者 陈旭 张代雨 +1 位作者 王鹏 王志东 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第3期103-107,共5页

针对翼身融合水下滑翔机外形的精细化参数化建模需求,提出了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)方法的翼身融合水下滑翔机外形参数化建模方法。该方法首先采用最小二乘法对各个翼型剖面的型值点进行拟合,将各个翼型剖面的控制点作为参数化... 针对翼身融合水下滑翔机外形的精细化参数化建模需求,提出了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)方法的翼身融合水下滑翔机外形参数化建模方法。该方法首先采用最小二乘法对各个翼型剖面的型值点进行拟合,将各个翼型剖面的控制点作为参数化变量;然后利用偏移、比例、旋转、位置等参数化变量对各个翼型剖面的控制点进行操控,并使用NURBS曲面方程进行几何描述,实现翼身融合水下滑翔机外形的精细参数化建模。最终,通过实例分析证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 水下滑翔机 非均匀有理B样条 参数化建模 最小二乘法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于FFD和轴变形方法的翼身融合水下滑翔机外形参数化建模 被引量：5

8

作者 张代雨 王志东 +1 位作者 凌宏杰 朱信尧 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第3期89-92,125,共5页

外形参数化是水下滑翔机外形优化设计的重要内容,针对现有几何参数化方法在翼身融合水下滑翔机外形参数化中存在的问题,本文提出一种基于FFD和轴变形方法的翼身融合水下滑翔机外形参数化建模方法。该方法首先基于B样条方法,建立翼身融... 外形参数化是水下滑翔机外形优化设计的重要内容,针对现有几何参数化方法在翼身融合水下滑翔机外形参数化中存在的问题,本文提出一种基于FFD和轴变形方法的翼身融合水下滑翔机外形参数化建模方法。该方法首先基于B样条方法,建立翼身融合水下滑翔机外形的FFD参数化模型,实现滑翔机外形的自由变形;然后在此基础上,针对FFD参数化方法优化变量多的缺点,提出一种翼身融合水下滑翔机外形的轴变形参数化方法,对FFD控制体进行间接变形操纵,减少优化变量的数目;最后通过实例对所提方法的有效性进行了验证。 展开更多

关键词 水下滑翔机 自由变形方法 轴变形方法 B样条方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于组合优化算法的翼身融合水下滑翔机优化研究 被引量：1

9

作者 凌宏杰 王志东 +2 位作者 张贝 张代雨 安帅 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1125-1132,共8页

为实现水下滑翔机低功耗、长航程的目标,提高水下滑翔机升阻比是切实可行的手段之一。采用翼身融合布局设计了一款翼身融合水下滑翔机(blended-wing-body underwater glider,BWBUG),利用NURBS样条曲线构建BWBUG的精细化参数模型,以升阻... 为实现水下滑翔机低功耗、长航程的目标,提高水下滑翔机升阻比是切实可行的手段之一。采用翼身融合布局设计了一款翼身融合水下滑翔机(blended-wing-body underwater glider,BWBUG),利用NURBS样条曲线构建BWBUG的精细化参数模型,以升阻比为优化目标,运用组合优化算法,开展BWBUG的多参数优化研究,建立优化算法与黏流软件接口,优化过程中直接耦合调用水动力计算,大大提高了优化效率。结果表明,优化后的BWBUG模型升力系数提升了0.58%,阻力系数降低了10.22%,升阻比提升12.01%,水动力综合性能提升11.99%。文中所建立的优化方法对提高水下航行器构型优化具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 翼身融合水下滑翔机 水动力评估 参数化建模 组合优化算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于CFD的水下滑翔机水动力导数计算 被引量：1

10

作者 张代雨 曹磊 +2 位作者 张贝 王志东 凌宏杰 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第24期38-46,共9页

水动力导数求解是进行水下滑翔机操纵性能分析的基础,为了快速预报水下滑翔机的操纵性能,开展基于CFD方法的水下滑翔机水动力导数计算研究。选用约束模型试验作为水动力导数求解方法,并给出其CFD数值模拟方法;以SUBOFF潜艇模型为例,进... 水动力导数求解是进行水下滑翔机操纵性能分析的基础,为了快速预报水下滑翔机的操纵性能,开展基于CFD方法的水下滑翔机水动力导数计算研究。选用约束模型试验作为水动力导数求解方法,并给出其CFD数值模拟方法;以SUBOFF潜艇模型为例,进行约束模型试验的CFD数值仿真和水动力导数计算。计算结果表明,CFD数值模拟方法可用于水下潜器的水动力导数计算。采用CFD方法对水下滑翔机的斜航试验、纯横荡和纯首摇运动进行数值模拟,并利用最小二乘法拟合仿真数据得到水下滑翔机的水动力导数,为操纵性能分析提供支撑。 展开更多

关键词 水下滑翔机 水动力导数 约束模型试验 斜航实验 平面运动机构

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种求解一般性多学科优化问题的分布式分解方法

11

作者 张代雨 张贝 +2 位作者 王志东 陈旭 吕海宁 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期932-946,共15页

为了求解大规模多学科优化设计问题,目前已有多种分布式多学科优化方法被提出,但这些优化方法数值收敛困难,或局限于拟可分多学科设计优化问题,不适用于具有全局约束和全局目标的一般性多学科优化问题。为此本文提出一种分布式分解优化... 为了求解大规模多学科优化设计问题,目前已有多种分布式多学科优化方法被提出,但这些优化方法数值收敛困难,或局限于拟可分多学科设计优化问题,不适用于具有全局约束和全局目标的一般性多学科优化问题。为此本文提出一种分布式分解优化方法,其主要思想是通过两层分解策略,将一般性多学科优化问题分解为一个系统级问题和多个并行子优化问题,并证明该方法的最优解收敛于一般性多学科优化问题的Karush-Kuhn-Tucker点。最后,通过两个典型多学科优化算例对所提方法进行测试验证。结果表明该方法是一种具有良好收敛性能、竞争力强的分布式多学科优化方法。 展开更多

关键词 多学科设计优化 收敛证明 分解策略 最优灵敏度分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于自由变形的自主水下航行器壳体优化设计方法研究 被引量：2

12

作者 张贝 张代雨 +2 位作者 王志东 吕海宁 杨建民 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期1315-1325,共11页

进行自主水下航行器(AUV)壳体优化设计时,传统壳体参数化方法变量少,导致在优化过程中不能充分探索壳体外形的变形空间,不利于求得满足性能要求的最优壳体外形。针对此问题,本文提出一种基于自由变形的AUV壳体优化设计方法。该方法基于... 进行自主水下航行器(AUV)壳体优化设计时,传统壳体参数化方法变量少,导致在优化过程中不能充分探索壳体外形的变形空间,不利于求得满足性能要求的最优壳体外形。针对此问题,本文提出一种基于自由变形的AUV壳体优化设计方法。该方法基于B样条方法,建立AUV壳体的FFD参数化模型,可实现AUV壳体外形的自由变形,扩展优化空间;并针对FFD参数化模型易导致的优化设计变量多和计算量大的问题,提出一种全局参数化方法对FFD控制体进行间接变形操纵,在实现自由变形的前提下,大大减少参数化变量个数,提高优化效率。最后,分别使用传统优化设计方法和本文优化设计方法对一型AUV壳体进行优化设计,并对比分析所得的优化结果,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 无人水下航行器 壳体参数化 自由变形方法 轴变形方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于滑移网格的翼身融合水下滑翔机水动力性能研究 被引量：1

13

作者 张贝 吕海宁 +5 位作者 杨建民 张代雨 孙鹏飞 邓力文 秦睿 夏茂臻 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期1629-1640,共12页

提高升阻比是实现水下滑翔机低功耗和远距离航行的重要手段之一。借鉴航空领域翼身融合布局具有的高升阻比特性,本文将其应用于水下滑翔机设计过程,并开展基于滑移网格的翼身融合布局水下滑翔机(blended-wing-body underwater glider,BW... 提高升阻比是实现水下滑翔机低功耗和远距离航行的重要手段之一。借鉴航空领域翼身融合布局具有的高升阻比特性,本文将其应用于水下滑翔机设计过程,并开展基于滑移网格的翼身融合布局水下滑翔机(blended-wing-body underwater glider,BWBUG)水动力性能研究。首先,开展约束模式下的数值仿真,并定量给出各水动力参数随攻角的变化规律,确定该水下滑翔机的最优航行攻角,探明最优攻角下BWBUG压力分布规律。然后,从压力分布、流线分布及升力分布规律三个角度,阐明翼身融合构型能够提升升阻比的原因。在研究过程中发现:翼稍涡存在会导致翼稍处压力骤变严重、流线紊乱形成涡流,阻碍BWBUG升阻比的提升。这也从侧面论证了BWBUG加装翼稍小翼的必要性。本文的研究可以为后期BWBUG的结构改进及外形优化提供参考。 展开更多

关键词 翼身融合水下滑翔机 数值模拟 滑移网格 升阻比 翼稍涡

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于多种组合算法的船附体结构设计优化 被引量：3

14

作者 张贝 高志旺 +2 位作者 王志东 凌宏杰 张代雨 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第23期65-70,共6页

为了减少船舶的阻力,提升船舶快速性和耐波性,本文将添加球鼻首的DDG1000驱逐舰作为原始船型,研究增加尾压浪板、鳍和水翼对船体性能的影响。首先,将原始模型添加尾压浪板,并且caeses软件平台下进行全参建模,基于组合优化算法策略进行... 为了减少船舶的阻力,提升船舶快速性和耐波性,本文将添加球鼻首的DDG1000驱逐舰作为原始船型,研究增加尾压浪板、鳍和水翼对船体性能的影响。首先,将原始模型添加尾压浪板,并且caeses软件平台下进行全参建模,基于组合优化算法策略进行优化。设置2套组合优化方案,经对比发现,sobol算法和NSGA-II组合优化方案得到的模型更为优越。添加尾压浪板优化后的模型,在2.02 m/s和1.77 m/s航速下,优化后模型阻力都减少2.5%,证明尾压浪板有减阻特性。将添加尾压浪板优化后的船体后作为初始模型,添加鳍和水翼,并基于组合算法策略,进行多维参数优化。经数值计算,发现鳍和水翼并不能起到减阻效果,但是在一定航速下,鳍与水翼可以抑制兴波,进而减少剩余阻力。最终,在规则波条件下,进行数值模拟,发现安装尾压浪板、鳍与水翼附体后,波浪增阻增大,当λ/L超过0.9时,波浪增阻小于优化后,安装附体后船体,升沉与纵摇以及耐波性均得到不同程度的改善。 展开更多

关键词 尾压浪板 水翼 鳍 组合优化算法 减阻减摇

在线阅读 下载PDF 职称材料

翼身融合水下滑翔机总体设计及性能分析 被引量：1

15

作者 张贝 王志东 +1 位作者 凌宏杰 张代雨 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第1期97-103,共7页

为了提高水下滑翔机的滑翔效率,本文提出一种翼身融合水下滑翔机。采用融合式的翼梢小翼,减弱翼梢效应;针对高升阻比的设计指标,将升降翼、襟翼特征引入滑翔机设计中,并定量给定各机构的指标参数量值;针对水下滑翔机的设计指标,完成翼... 为了提高水下滑翔机的滑翔效率,本文提出一种翼身融合水下滑翔机。采用融合式的翼梢小翼,减弱翼梢效应;针对高升阻比的设计指标,将升降翼、襟翼特征引入滑翔机设计中,并定量给定各机构的指标参数量值;针对水下滑翔机的设计指标,完成翼身融合水下滑翔机的总体设计;基于模块化设计思想,对水下滑翔机的功能模块分舱独立设计,提高水下滑翔机的故障存活率;针对翼身融合的水下滑翔机的滑翔速度较小,提出大浮力调节装置,大大提高滑翔速度,提升抗流能力;基于有限元理论,对耐压舱室强度与稳定性进行数值计算与分析,结果表明各舱室满足水下工作要求。本文提出的翼身融合水下滑翔机,升阻比性能优越,可以实现对海洋环境的长时序观测任务。 展开更多

关键词 翼身融合水下滑翔机 高升阻比 翼梢小翼 襟翼 大浮力驱动

在线阅读 下载PDF 职称材料