船舶升沉運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)研究.pdf

1、由海浪擾動(dòng)引起的船舶升沉運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重影響海上作業(yè)的正常進(jìn)行，如工程船離岸作業(yè)、艦載直升機(jī)起降等，在惡劣海況下這種影響會(huì)更明顯。為避免這些問(wèn)題，對(duì)船舶升沉運(yùn)動(dòng)的控制是非常有必要的。準(zhǔn)確的船舶升沉運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)對(duì)實(shí)現(xiàn)船舶升沉運(yùn)動(dòng)控制具有十分重要的實(shí)際意義。
　　針對(duì)船舶升沉運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)問(wèn)題，本文主要研究工作包括:
　　(1)基于卡爾曼濾波的船舶升沉運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)。首先，考慮到升沉位置難以測(cè)量，依據(jù)可測(cè)的垂向加速度信號(hào)，構(gòu)造觀測(cè)器獲得升沉位置估計(jì)值;

2、然后，將船舶升沉運(yùn)動(dòng)方程轉(zhuǎn)化為離散的狀態(tài)空間表達(dá)式;最后，基于升沉位置估計(jì)值和船舶升沉運(yùn)動(dòng)離散狀態(tài)空間表達(dá)式，用卡爾曼濾波方法設(shè)計(jì)升沉位置預(yù)報(bào)器，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的升沉位置估計(jì)值和狀態(tài)估計(jì)變量，預(yù)報(bào)下一時(shí)刻的升沉位置。
　　(2)基于徑向基(Radial Basis Function，簡(jiǎn)稱RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶升沉運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)。首先，確定RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu);然后，用升沉位置估計(jì)值作為訓(xùn)練樣本，采用梯度下降法對(duì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)練;

3、最后，用當(dāng)前時(shí)刻和前三個(gè)時(shí)刻的升沉位置估計(jì)值作為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，預(yù)報(bào)下一時(shí)刻的升沉位置。RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有擬合、泛化能力，在船舶參數(shù)未知的情況下，基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了船舶升沉運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)。
　　(3)基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶升沉運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)。使用Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)船舶升沉運(yùn)動(dòng)的步驟與使用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)船舶升沉運(yùn)動(dòng)的步驟相同。Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅具有擬合、泛化能力，而且其關(guān)聯(lián)層具有動(dòng)態(tài)記憶特性，在船舶模型參數(shù)未知的情