基于改进BP神经网络的聚酯缆系泊多目标优化
摘要
聚酯缆系泊系统具有自重轻、系泊性能好、系泊布置半径小等优点，在深水浮式平
台设计中广泛应用。聚酯缆系泊设计涉及的参数众多，不同的参数组合对浮式平台的系
泊线张力等技术指标和经济性指标都有显著影响，而且各参数之间相互影响，难以快速
确定最佳的参数组合，快速优化算法能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜
的设计方案。本文针对某半潜平台，结合改进BP神经网络(BackPropagationNeural
Network)和带精英策略的非支配排序遗传算法(Non-dominatedSortingGeneticAlgorithm-
II，NSGA-II)开展聚酯缆系泊系统设计参数优化研究。
采用OrcaFlex软件建立平台-系泊耦合动力模型，数值分析不同系泊线数量、同组
系泊线夹角、系泊布置半径、系泊线各组分长度以及系泊线各组分直径下系泊张力及平
台运动的影响，结果表明：16根的系泊系统布置方式更加合理，聚酯缆系泊系统更适用
于深水或超深水浮体结构的定位；同组系泊线夹角对系泊性能的影响很小，锚链直径对
系泊性能的影响一般；系泊布置半径、上端和下端锚链长度、聚酯缆长度和直径对系泊
性能的影响都较为显著。
选取系泊布置半径、聚酯缆长度、聚酯缆直径和锚链直径等参数为设计变量，并基
于正交试验设计法，采用OrcaFlex计算软件获得若干组系泊参数组合的平台最大漂移和
聚酯缆最大张力的数值模拟结果，构建出环境载荷作用下的平台最大漂移及聚酯缆最大
张力的BP神经网络近似模型。设置系泊线张力和平台漂移量满足规范限制要求为约束
条件，以聚酯缆受力、平台漂移及单根系泊线造价为优化目标，建立半潜平台聚酯缆系
泊多目标优化数学模型。基于带精英策略的非支配排序遗传算法求解得到两种多目标优
化策略的结果，分别为兼顾聚酯缆受力和单根系泊线造价的优化结果，兼顾聚酯缆受力
和平台运动的优化结果，并绘出帕累托前沿曲线。对比分析了优化前后的系泊线张力响
应和平台时域运动响应结果表明：两种多目标优化策略都降低了系泊线受力水平，这对
于系泊受力安全是有利的；两种多目标优化策略中，以聚酯缆受力和单根系泊线造价为
目标的优化是最有效的优化策略。
关键词：聚酯缆系泊；BP神经网络；多目标优化；半潜平台；OrcaFlex仿真
I
基于改进BP神经网络的聚酯缆系泊多目标优化
ABSTRACT
Polyesterropemooringsystemhastheadvantagesoflightdeadweight,goodmooring
performanceandsmallmooringradius,whichiswidelyusedinthedesignofdeep-water
floatingplatform.Therearemanyparametersinvolvedinthemooringdesignofpolyesterrope,
anddifferentparametercombinationshavesignificantinfluenceonthetechnicalandeconomic
indicatorssuchasthemooringlinetensionoffloatingplatform.Moreover,theparametersaffect
eachother,soitisdifficulttoquicklydeterminethebestparametercombination.Thefast
optimizationalgorithmcanfindthemostperfectorappropriatedesignschemefromt