水流作用下的沉管平移控制模型与优化方法

针对水流作用下的沉管平移控制问题,在数学描述的基础上对拖轮合力、合力矩进行了分析,统一了四象限拖轮力矩的计算公式,构建了考虑作业拖轮数量、拖力裕量、浮运速度的沉管平移控制优化模型,提出了基于加权对数理想点法的粒子群优化方法,运用克拉默法则进行拖力大小和角度的约束处理,通过港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道管节浮运控制算例进行仿真。仿真结果表明:拖轮总数量为6艘时,涨潮流情况下所得浮运速度为4.770kn,适应度为0.720,作业拖轮数量为3艘,拖力裕量乘积为2.693×1020 kN6;落潮流情况下所得浮运速度为1.750kn,适应度为3.042,作业拖轮数量为5艘,拖力裕量乘积为3.352×1019 kN6。可见,本文提出的模型和方法具有较强的适用性,适应度较优,作业拖轮数量较小,拖力裕量与浮运速度较大。