基于静力相似的水深截断系泊系统多目标优化设计.docx

基于静力相似的水深截断系泊系统多目标优化设计苏一华 ,杨建民 , 基于静力相似的水深 截断系泊系统多目标优化设计 苏一华 , 杨建民 , 肖龙飞 , 李 欣 (上海交通大学 ,上海 200 03 0) 摘 要 : 编写了基于悬链线方程的系泊系统静力计算程序 ,结合多目标遗传算法 N S GA - Ⅱ,实现 了大范围寻优和多目标优化 ,用于水深截断系泊系统的优化设计 。 关键词 : 混合模型试验方法 ;系泊系统 ;截断 ;优化 ; N S GA - Ⅱ 中图分类号 : U661 文献标识码 : A M UL TI2OBJ ECTIVE OPTIM IZATIO N D ESI GN OF TRUNCATED MOO RI NG SYSTEM BASED O N EQUIVAL ENT STATIC C HA RACTERISTICS SU Yi2hua , YA N G J ia n2mi n , XIA O L o ng2f ei , L I Xi n ( Sha nghai J iao to ng U nive r sit y , Sha nghai 20 003 0 , Chi na) Abstract : Ba se d o n cat e na r y equatio n a nd multi2o bjective op ti mizatio n al go rit h m N S GA2 Ⅱ, la r ge2scale sea rchi ng a nd multi2o bjective op ti mizatio n a re realize d , a nd it i s u sed i n t r u ncat e d moo ri ng sy st e m de si gn . Key words : hybri d mo del t e sti ng t ec h nique ; moo ri ng syst e m ; t r uncatio n ; op ti mi2 zatio n ; N S GA2 Ⅱ 1 引 言 水深截断系泊系统设计是混合模型试验方法的一个重要组成部分 。深水海洋平台的系泊/ 立管系统具 有大的空间尺寸 ,采用常规缩尺比和傅汝德相似准则在现有试验水池难于完整的模拟 ,研究人员提出了混 合模型试验方法 ,将全水深系泊缆截断 ,采用水深截断系泊系统代替全水深系泊系统在截断水深进行模型 试验[ 1 ,2 ] 。水深截断系泊系统主要分为两种 : 主动式和被动式[ 3 ] 。目前广泛采用被动式的水深截断系泊系 统 ,依据静力特性与全水深一致进行设计 , I T TC 提出了水深截断系泊系统的设计准则[ 4 ] 。 水深截断系泊系统设计属于多目标优化问题 。被动式水深截断系泊系统的所有静力特性难于同时保 证与全水深系统一致 ,因此需要根据平台的形式和特点保证关键的静力特性与全水深系统一致 。传统的多 目标优化方法通常将多目标转化为单目标后采用单目标优化算法求解 ,其中较为常见的为权重法 ,但加权 因子选择失当会使得其中的一个目标函数支配其他的目标函数 。 非支配排序遗传算法 (No n2do minated Sorting Genetic Algorit hm ,NS GA) 是一种基于 Pareto 最优概念的多 目标遗传算法 ,由 Srinivas 和 Deb 在 1995 年提出[ 5 ] 。N S GA 采用非支配分层方法 ,使得好的个体有更大的机会 收稿日期 : 2007212203 修改稿日期 : 2007212227 基金项目 : 国家“863”计划 (2006 A A09 A107) ;上海市科委资助重大基础研究课题 (05DJ 14001) 作者简介 : 苏一华 (19802) ,男 ,博士生 ,从事船舶与海洋工程方面的研究 。 第 1 期苏一华等 基于静力相似的水深截断系泊系统多目标优化设计·15 ·遗传到下一代 ,采用适应度共享策略保证非劣最优解均匀分布 ,保持群体多样性 。 第 1 期 苏一华等 基于静力相似的水深截断系泊系统多目标优化设计 ·15 · 遗传到下一代 ,采用适应度共享策略保证非劣最优解均匀分布 ,保持群体多样性 。针对 N S GA 计算复杂度较 高 、缺乏最优保存策略及对共享参数的依赖等问题 ,Deb 等人又提出了 NS GA2Ⅱ[ 6 ] 。与 N S GA 相比 ,N S GA2Ⅱ做 了下面几点改进 : ①提出快速非支配排序法 ,使计算复杂度显著降低 ; ②引入精英策略 ,防止优秀解丢失 ,扩大 采样空间 ; ③提出拥挤度和拥挤度比较算子 ,代替了需要指定共享半径的适