船舶与海洋学论文翻译部分.doc

90=01030 一耶 酣 WIH遗蟆沖舉秦 首 护 权麒 啦 9soc酣*掘吨梅M 用于绞吸式挖泥船操作优化和控制的专家系统 Jian-Zhong Tang Qing-Feng Wang, Zhi?Yue Bi State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control, Zhejiang University, Ilangzhou, Zhejiang 310027, PR China 摘要 手动控制疏浚过程生产低效率差。为了提高产量，降低单位成本，疏浚过程的自动控制是理想 的解决方法。世界各地的学者一肓在积极研究疏浚作业的自动化。基于先前的疏浚作业研究结果， 木文介绍一个专家控制系统，目的是为了实现在线操作优化和疏浚过程的El动控制。介绍了对问题 的详细处理和专家系统(ES)的基木解决方案，木文的重点是建筑，专家系统的知识介绍和推理机 制的演绎。一个专家控制系统软件稈序用C++开发。根据测试平台通过比较构建了专家系统的性能 评价。实验表明，该专家控制方案的提出能实现利用可接受的工作性能控制H动疏浚过程。 关键词：H动疏浚；专家控制；知识组织；绞吸式挖泥船 1-引言 疏浚工程项FI屮大量投资用于设备和维修，高效利用设备提供最大可能的产量多保 持盈利是非常重要的。然而，这往往很难有效估计和控制实际产量(Miertschi门 Randall, 1997)O挖泥船工作在一些关键参数未知或了解的不够准确的环境屮。在实际 操作小有经验的工人往往注意疏浚过程的一些间接信号，如真空和压力的迹象，发动机 转速，船体的振动强度，泵或管道不寻常的噪音。根据所获得的间接信号，有经验的操 作员控制机的速度，摆动绞车速度，发动机转速或故障吋采取一些其他的紧急行动。信 号取得和采取行动之间的关系非常复杂，他们不能亲一用一些数学模型或准则推断出 来。 H前在世界上使用的一万多艘挖泥船屮，超过95%是手动操作的。根据荷兰IHC公司调 查，操作工经验水平操作工作性能也大有不同，者减少了操作工的持续工作吋间的增加。 为了获得最大的生产，智能控制解决方案是可取的，它可以有效地利用操作工的经验， 也可以主动向操作工学习(IHC, 2004;Miedema, 2001)。随着计算机技术高度发达，现 在学者和制造商在积极的研究自动疏浚过程。最重要的挖泥船商之一荷兰IHC公司，已 经在这方ffi(TIIC, 2004a)有所改善。口本学者曾经提出了一个基于疏浚控制系统的模糊 逻辑，它载有操作经验，投入转移和一些从实验得來的特殊的知识，但没有任何的实际 执行情况的进一步报告。 对于大多数应用，传统的控制方法已被证明是最适合的。但对于像有太多基于专业 的决定要做的疏浚产量优化一样复杂的案例，智能控制方法如其在过去一些成功的研究 结果显示是有优势的(Wang Wang, 2005; Urai kul, Chan, Tont iwachwuthiku 1, 2000) o 专家控制系统提供了一个强大的工具来处理复杂的系统。在过去十年里，基于技术的专 家系统己广泛应用于控制和监测工程实践。疏浚过程是一个高度不确定的非线性系统， 其屮一些流体力学和多项运输系统尚未得到彻底的理解。荷兰大些和屮国河海大学的疏 浚实验室研究组己经在疏浚过程的理论描述屮做了改善(Ding Ni, 2002; Matou-s ek, 2001; Miedema, 1984; Ni, Xu, Vlasblom, Zwartbol, 2001)。但是当前的理论结果 都是从与实际疏浚操作的复杂环境差别很大的的严格的限制条件屮得出的。在手工疏浚 过程屮，工人控制行动的实施大大地依靠在过去事件屮积累的经验。为了实现基于疏浚 过程策划知识的自动控制，可以模仿的推理和评价疏浚工人的过程是一个自然的想法。 本文重点介绍了专家系统的开发，H的是为了实现绞吸式疏浚进程实时优化控制。 本文的构成如下：第一?部分给出了建设疏浚专家系统背景的简要介绍。在第二部分 介绍疏浚系统的构造工序步骤过程。第三部分给出了一个疏浚过程自动优化和控制问题 的详细说明。第四部分是发达的专家控制系统的结构介绍。第五和第六部分处理专家系 统的表现方法和推理机制的知识。第七部分简单介绍了用于评估专家系统性能的疏浚系 统的配置。第八部分给出这个实验结果及其比较。最后一部分得出一个简要的总结。 2.绞吸式挖泥船的建造和工作过程 ?个典型的绞吸式挖泥船样本文件如图1所示。一个绞吸式疏浚系统可分为4个子系 统，即泥浆运输系统，绞泥系统，液压系统及监测和控制系统。 挖泥船的绞泥系统是负责试使土壤离开原来的位置并与其周围的水混合。绞泥系统 配置如图2所示。在疏浚过程屮，一个桩柱固定在平底船船尾(挖泥