船舶机舱设备布局敏感性确定方法、装置和电子设备与流程

本发明涉及船舶，尤其涉及一种船舶机舱设备布局敏感性确定方法、装置和电子设备。

背景技术：

1、相关技术中以固有频率为优化目标的船舶机舱设备布局敏感性分析存在以下缺陷：

2、第一，敏感性分析大致有直接求导法，差分法和摄动法。在实际结构分析和设计中，只有少数简单情况，才能把结构响应或其性能表示成结构参数或设计变量的显示函数。在大多数情况下，很难将结构响应和性能表示成结构参数或设计变量的显示形式。这样，差分法和摄动法也就应运而生了。然而，差分法和摄动法对于线性结构设计问题可以给出满足工程要求的敏感性信息，对于非线性结构设计问题，差分法和摄动法所求出的敏感性的结果有时是不可靠的，结构参数的变化量过小或过大都会严重影响敏感性的分析精度；

3、第二，船舶机舱有限元模型的自由度巨大，固有频率分析消耗的计算资源和计算时间较多，而敏感性分析中的每一个采样点都需要针对新的布局重新进行固有频率分析，严重影响优化效率；

4、第三，当目标函数与多个设计变量相关时，敏感性分析的计算量会急剧增加，增加了计算负担，影响敏感性分析的速度。

技术实现思路

1、本发明提供一种船舶机舱设备布局敏感性确定方法、装置和电子设备，用以解决现有技术中船舶机舱设备布局敏感性分析效率低的缺陷，提高敏感性分析的效率。

2、本发明提供一种船舶机舱设备布局敏感性确定方法，包括：

3、建立船舶机舱中至少一个子部件经过自由度减缩后的动力学模型和所述船舶机舱中支撑平台的动力学模型；

4、获取至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素；

5、基于所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素和具有嵌套性的切比雪夫多项式零点，确定第一样本集合，所述第一样本集合中包括至少一个采样点，所述采样点用于表征所述船舶机舱中至少一个子部件和支撑平台的布局方案；

6、基于所述至少一个采样点，所述至少一个子部件经过自由度减缩后的动力学模型和所述支撑平台的动力学模型，获得船舶机舱布局的固有频率上限和下限；

7、基于所述船舶机舱布局的固有频率上限和下限，计算所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素的归一化敏感性。

8、根据本发明提供的一种船舶机舱设备布局敏感性确定方法，所述基于所述至少一个采样点，所述至少一个子部件经过自由度减缩后的动力学模型和所述支撑平台的动力学模型，获得船舶机舱布局的固有频率上限和下限，包括：

9、基于所述至少一个采样点，所述至少一个子部件经过自由度减缩后的动力学模型和所述支撑平台的动力学模型，获得所述至少一个采样点对应的第一固有频率；

10、基于所述至少一个采样点对应的第一固有频率，建立代理模型，所述代理模型用于表征所述船舶机舱中至少一个子部件和支撑平台的布局方案和预测的第二固有频率之间的对应关系；

11、基于所述代理模型，获取船舶机舱布局的固有频率上限和下限。

12、根据本发明提供的一种船舶机舱设备布局敏感性确定方法，所述基于所述船舶机舱布局的固有频率上限和下限，计算所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素的归一化敏感性，包括：

13、对所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素的原始变化区间进行内缩型摄动；

14、基于代理模型和经过内缩型摄动后的所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素的变化区间，获得所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素变化后的频率区间；

15、基于所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素变化后的频率区间，计算获得所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素的绝对敏感性；

16、基于所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素的绝对敏感性，计算获得所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素的相对敏感性；

17、基于所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素的相对敏感性，计算获得所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素的归一化敏感性。

18、根据本发明提供的一种船舶机舱设备布局敏感性确定方法，在基于所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素和具有嵌套性的切比雪夫多项式零点，确定样本集合前，所述方法还包括：

19、确定切比雪夫多项式零点的最高阶次k，生成k阶零点样本；

20、基于所述k阶零点样本，获得所有阶次零点的样本；

21、将获得所有阶次零点的样本后的切比雪夫多项式零点作为具有嵌套性的切比雪夫多项式零点。

22、根据本发明提供的一种船舶机舱设备布局敏感性确定方法，所述基于所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素和具有嵌套性的切比雪夫多项式零点，确定第一样本集合，包括：

23、基于所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素和具有嵌套性的切比雪夫多项式零点，采用稀疏网格技术，获得标准空间中的样本集合；

24、将所述标准空间中的样本集合转换为物理空间中的样本集合，作为第一样本集合。

25、根据本发明提供的一种船舶机舱设备布局敏感性确定方法，所述基于所述至少一个采样点对应的第一固有频率，建立代理模型，包括：

26、基于所述至少一个采样点对应的第一固有频率，构造损失函数；

27、以所述损失函数最小为目标，重复执行迭代过程；

28、基于损失函数最小时对应的代理模型系数，建立代理模型。

29、本发明还提供一种船舶机舱设备布局敏感性确定装置，包括：

30、第一建立模块，用于建立船舶机舱中至少一个子部件经过自由度减缩后的动力学模型和所述船舶机舱中支撑平台的动力学模型；

31、第一获取模块，用于获取至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素；

32、确定模块，用于基于所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素和具有嵌套性的切比雪夫多项式零点，确定第一样本集合，所述第一样本集合中包括至少一个采样点，所述采样点用于表征所述船舶机舱中至少一个子部件和支撑平台的布局方案；

33、第二获取模块，用于基于所述至少一个采样点，所述至少一个子部件经过自由度减缩后的动力学模型和所述支撑平台的动力学模型，获取船舶机舱布局的固有频率上限和下限；

34、计算模块，用于基于所述船舶机舱布局的固有频率上限和下限，计算所述至少一个影响船舶机舱布局的不确定性因素的归一化敏感性。

35、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述船舶机舱设备布局敏感性确定方法。

36、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述船舶机舱设备布局敏感性确定方法。

37、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述船舶机舱设备布局敏感性确定方法。

38、本发明提供的一种船舶机舱设备布局敏感性确定方法、装置和电子设备，通过大幅降低各子部件的自由度数目，同时对支撑平台不进行自由度减缩，可以更好地适用于设备与支撑平台连接关系频繁改变的情况，并提高后续敏感性分析的速度，通过使用具有嵌套性的切比雪夫多项式零点进行抽样，可以有效减少样本点个数，大幅提高分析效率，通过使用代理模型对影响船舶机舱布局的不确定性因素进行敏感性分析，可以提高分析精度和分析效率。