基于SLSQP的脐带缆截面布局优化方法

本发明涉及脐带缆截面优化，特别是涉及一种基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法。

背景技术：

1、随着社会的发展，国民经济快速增长，对能源资源利用速度也在不断增长。考虑到陆地的耗竭能源问题，科研人员将目光投向了海洋能源。连接海洋能源生产系统设施的重要装备之一的脐带缆，具有“生命线”的称号。脐带缆是一种用于深水油气勘探开发的产品，是电缆(动力缆或信号缆)、光缆(单模或多模光缆)、液压或化学药剂管(钢管或软管)的组合，不仅能为水下生产系统提供电力、提供液压通道，还能提供油气田开发所需化学药剂管线，传递上部模块的控制信号及水下生产系统传感器数据。脐带缆具有高度集成的特征，其截面布局直接影响着脐带缆的性能。因此，如何设计出符合性能的脐带缆截面是脐带缆设计过程中的一个重要问题。

2、传统的脐带缆截面布局优化方法通常是通过各种优化算法来进行布局优化的，而脐带缆截面布局设计是一个典型的多目标问题，且具有非线性的约束条件，因此传统的布局优化方法存在布局效率较低、成本较高的问题。

技术实现思路

1、基于此，为了解决上述技术问题，提供一种基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，可以提高脐带缆截面布局效率，降低布局成本。

2、一种基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，所述方法包括：

3、确定脐带缆截面的功能构件，并得到各个所述功能构件的基本参数，基于所述基本参数随机生成脐带缆截面初始布局；

4、基于所述基本参数确定截面布局半径、各个所述功能构件形成的整体重心与脐带缆截面几何重心之间的重心距离、对称性综合指标、截面布局相切性指标，根据所述截面布局半径定义第一优化目标函数，根据所述重心距离定义第二优化目标函数，根据所述对称性综合指标定义第三优化目标函数，根据所述截面布局相切性指标定义第四优化目标函数；

5、根据所述基本参数计算各个所述功能构件的构件变量，并建立所述构件变量对应的约束条件；

6、基于所述第一优化目标函数、所述第二优化目标函数、所述第三优化目标函数、所述第四优化目标函数、所述约束条件，建立slsqp算法优化模型；

7、将所述基本参数输入至所述slsqp算法优化模型，得到优化后的功能构件参数，并基于所述优化后的功能构件参数对所述脐带缆截面初始布局进行优化处理，得到优化后的脐带缆截面布局。

8、在其中一个实施例中，确定脐带缆截面的功能构件，并得到各个所述功能构件的基本参数，包括：

9、确定中心点坐标，根据所述中心点坐标建立笛卡尔直角坐标系，并基于所述笛卡尔直角坐标系确定脐带缆截面上所有功能构件的中心坐标；

10、基于各个所述功能构件确定构件半径、质量比；

11、将所述构件半径、质量比作为基本参数。

12、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

13、基于功能构件，提取各个所述中心坐标，并分别计算各个所述中心坐标之间的坐标距离；

14、基于所述坐标距离计算出中心对称性指标；

15、根据所述中心坐标确定距离集合，并根据所述距离集合计算出距离平均值；

16、基于所述距离平均值计算出轴对称性指标。

17、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

18、获取中心对称性指标权重、轴对称性指标权重；

19、根据所述中心对称性指标权重、轴对称性指标权重、中心对称性指标、轴对称性指标，计算出对称性综合指标。

20、在其中一个实施例中，所述约束条件为：(xi-xj)2+(yi-yj)2≥(ri+rj+0.1)2；其中，(xi,yi)、(xj,yj)为第i、j个功能构件的中心坐标，ri、rj为第i、j个功能构件的半径。

21、在其中一个实施例中，所述第四优化目标函数为：f4＝min s，其中，r为所述截面布局半径，(xi,yi)为第i个功能构件的中心坐标。

22、在其中一个实施例中，所述第一优化目标函数为：f1＝min r；其中，r为所述截面布局半径。

23、在其中一个实施例中，所述第二优化目标函数为：f2＝min i；其中，i为所述重心距离。

24、在其中一个实施例中，所述第三优化目标函数为：f3＝min(symmetry index)；其中，symmetry index为所述对称性综合指标。

25、上述基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，通过确定功能构件得到基本参数，随机生成初始布局，根据基本参数定义优化目标函数，建立约束条件后构建slsqp算法优化模型，对脐带缆截面布局进行优化，以得到脐带缆截面最优布局；利用slsqp算法进行优化，可以提高求解速度，并快速得到脐带缆最优布局。

1.一种基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，其特征在于，确定脐带缆截面的功能构件，并得到各个所述功能构件的基本参数，包括：

3.根据权利要求2所述的基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求2所述的基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，其特征在于，所述约束条件为：(xi-xj)2+(yi-yj)2≥(ri+rj+0.1)2；其中，(xi,yi)、(xj,yj)为第i、j个功能构件的中心坐标，ri、rj为第i、j个功能构件的半径。

6.根据权利要求2所述的基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，其特征在于，所述第四优化目标函数为：其中，r为所述截面布局半径，(xi,yi)为第i个功能构件的中心坐标。

7.根据权利要求1所述的基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，其特征在于，所述第一优化目标函数为：f1＝min r；其中，r为所述截面布局半径。

8.根据权利要求1所述的基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，其特征在于，所述第二优化目标函数为：f2＝min i；其中，i为所述重心距离。

9.根据权利要求1所述的基于slsqp的脐带缆截面布局优化方法，其特征在于，所述第三优化目标函数为：f3＝min(symmetry index)；其中，symmetry index为所述对称性综合指标。