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申请/专利权人：中国石油大学(华东)

摘要：本发明属于海洋工程技术领域，公开了一种深水聚酯缆系泊系统布局优化方法和系统。该方法建立AGA‑PSO优化算法模型，引入拉丁超立方抽样、自适应遗传算法对传统粒子群算法进行改进，以深水半潜式平台系泊系统布局为优化对象，将系泊位置、系泊半径、系泊缆参数、锚链和聚酯缆参数作为优化设计变量，引入拉丁超立方抽样、自适应遗传算法，对系泊系统进行多目标优化设计；初步设计，静态初步设计，动态优化，极端工况校核。本发明克服现有深水聚酯缆系泊系统优化设计方法效率过低、难以兼顾工程成本、设计精度较低等缺陷。

主权项：1.一种深水聚酯缆系泊系统布局优化方法，其特征在于，该方法包括：S1，建立AGA-PSO优化算法模型：引入拉丁超立方抽样、自适应遗传算法对粒子群算法进行改进，以深水半潜式平台系泊系统布局为优化对象，将系泊位置、系泊半径、系泊缆参数、锚链和聚酯缆参数作为优化设计变量，对系泊系统进行多目标优化设计；S2，初步设计：根据海洋平台设计规范对系泊系统布局进行初步设计；S3，静态初步设计：基于AGA-PSO算法，依据初步设计的取值范围，针对锚链和聚酯缆长度以及位置参数，对深水半潜式平台系泊系统布局进行优化设计，分析系泊系统静态海况下的力学特性；S4，动态优化：基于深水系泊系统的静态分析所得初步设计结果，采用反映聚酯纤维材料弹性特征的动刚度模型，对深水系泊系统进行动态优化；S5、极端工况校核：经过力学分析，选取多根系泊缆中缆绳断裂对半潜式平台影响最大的缆索位置，将系泊缆断开设为单缆失效状态，对最终优化设计得出的系泊系统布局单缆失效极端工况进行校核，并分别从平台偏移量、系泊缆所受最大张力进行考量；在步骤S1中，建立AGA-PSO优化算法模型，包括：S101，选取均匀化最优样本点，最优样本点为使样本点在满足分布范围时，分布最为均匀的样本点；根据设计变量个数N，确定拉丁超立方抽样方法的因次，选取M个样本点，抽样次数设置为n，建立n个N×M样本点拉丁方矩阵；S102，对得到的粒子群中的N个个体位置及其速度进行搜索，得到个体最优位置P，最优位置P为函数迭代过程中，最优位置函数曾出现过的个体极值；将个体的历史最佳位置Pi设定为初始位置，此时迭代次数gap为0；S103，更新每个粒子的速度和位置、个体历史最优位置及群体的全局最优位置，计算粒子的目标函数f；S104，若满足终止条件的输出最优解，则终止程序，否则继续下一步骤S105；S105，按照f值随机选出M个个体，对它们执行交叉操作，得到M个新个体；S106，对得到的M个个体执行概率为Pm的变异操作，变异结束后将其送入下一代种群中，得到M+N个个体，重复步骤S103；在步骤S4中，对深水系泊系统进行动态优化包括：采用分段曲线模拟缆绳轴向刚度，即静态刚度Krs控制张力平均值以下的部分，而动态刚度Kd控制了张力平均值以上的部分；每次迭代中，采用动静结合刚度模型对系泊系统进行2次分析；采用动静结合刚度模型对系泊系统进行2次分析，具体包括：S401，第1次分析采用准静态刚度并计算系统的平均响应，静态刚度计算公式为：Krs＝F2-F1E2-E1+Clgt7式中，Krs为静态刚度，F1，F2分别为测试开始、结束时的轴向拉力，E1，E2分别为测试开始、结束时的型变率，C为蠕变系数，t为环境载荷持续时间；S402，第2次分析需先调整缆绳的长度或锚固定的位置使缆绳的预张力保持一致，然后采用动态刚度计算动态响应，动态刚度Kd的计算公式为：Kd＝α+βLm+γT+δlgP8其中，Lm、T、P分别为平均张力、载荷幅值及载荷周期；α，β，γ，δ均为系数；S403，通过结合静态响应与动态响应生成整体响应，并分别从平台最大偏移量和系泊缆所受最大张力两个角度对系泊系统进行动态优化；将平台所在海域的环境载荷离散为具体环境条件与其对应的发生概率；使用Orcaflex软件分析以上情况下的平台偏移量，分别对系泊缆所受张力和平台偏移量进行权重分配，从而在整体响应结果中结合对应权重得到最优设计参数。

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