基于MOEA/D算法的起重船压载水调配优化

[目的]为提高起重船压载水调配效率,降低调载过程能耗,提出基于分解技术的多目标进化算法(MOEA/D)的起重船压载水调配优化方法。[方法]以各压载水舱调配后的水量为决策变量,以压载水总调配量最小为优化目标,引入浮态等方面的约束,建立起重船压载水调配优化的数学模型;针对因决策变量维数高所引起的求解速度慢和求解质量差的问题,提出调载水舱自适应选择方法,以减少参与调载的水舱数量;针对约束条件处理复杂的问题,将单目标优化转化为多目标优化问题,然后应用MOEA/D算法,从Pareto解集中优选得到起重船压载水调配的最优方案。[结果]对某起重船吊机回转过程的压载水调配实例计算结果显示,基于MOEA/D的算法较NSGA-Ⅱ算法和遗传算法(GA)在满足浮态容差的条件下,参与调载的舱室数量减少了27%,调载水量分别减少了24%和38%,验证了MOEA/D算法的可行性和有效性。[结论]所提的基于MOEA/D的方法可为研究起重船压载水调配优化问题提供一种新的解决思路,能得到较优的压载水调配方案,具有一定的工程应用价值。

基于蜂群算法的船舶压载水调配优化分析

重型起吊船舶作业过程中会引起船舶倾斜,压载水系统通过调节全船压载舱舱室压载水的注入、排出或调驳确保船舶稳定性。基于船舶静力学和蜂群算法建立了船舶压载水调配优化数学模型,以船体的稳定性为约束条件,压载水总调配量为目标函数进行优化研究,通过对目标案例进行解算分析,该优化方案极大的降低了压载水的调配量,提高了压载水调配效率,该算法通用性强可为船舶自动化压载系统研制提供理论支持,在保证船舶压载安全性和稳定性的前提下实现船舶压载自动化。

起重船舶压载水调配优化模型

基于船舶静力学和优化理论,以起重船舶各压载舱室液位变化量为优化变量,压载舱压载水总调配量最小为优化目标,起重调配过程船体平衡为约束条件,建立了起重船舶压载水调配优化模型,利用MATLAB优化了具有8个压载舱室的起重船舶压载水调配过程,以降低起重船舶能耗。计算结果表明:根据工程经验设计的调配方案在调配过程中仅使用3个压载舱室,通过将1号舱室压载水调配到2、8号舱室,即满足调配过程中船体平衡要求,虽然采用优化模型在调配过程中使用了7个舱室,将1、3、4、5、6号舱室压载水调配至2、8号舱室,但总调配量比经验方案降低了21%;在经验方案和优化方案中,压载水调配量均在吊机回转角为0°时最大,分别达到了487.5、256.0t,因而在该时刻起重船舶应缓慢加载和调配,以防止加载过快而引起船体的倾斜;在调配过程中,当某压载舱室水位降低为0时,会引起下一时刻压载水调配量的突变,吊装货物时吊机在该时刻需缓慢运行,保证压载系统能调配足够压载水,以保证船体平衡,避免造成严重后果。