基于組合預(yù)測方法的艦船縱搖運(yùn)動預(yù)報.pdf

1、艦船的運(yùn)動由于受到海浪、海風(fēng)及其它因素的影響，產(chǎn)生了六自由度的復(fù)雜運(yùn)動，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和非線性，因此艦船極短期預(yù)報對于艦船航行有著重要的意義。艦船運(yùn)動極短期預(yù)報就是根據(jù)艦船的運(yùn)動歷史數(shù)據(jù)對船體運(yùn)動進(jìn)行幾秒或十幾秒的預(yù)測。以往曾有時間序列法、周期圖法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、灰色系統(tǒng)理論等方法進(jìn)行艦船的預(yù)報。本論文立足于艦船的縱搖運(yùn)動預(yù)報，研究了組合預(yù)測方法在縱搖運(yùn)動預(yù)報中的應(yīng)用。組合預(yù)測方法需要利用各單項(xiàng)預(yù)測模型的有效信息，基于此本文研究了幾種單

2、項(xiàng)預(yù)測方法在縱搖運(yùn)動預(yù)報中的應(yīng)用。并針對實(shí)際的艦船運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)值仿真。對船的縱搖的理論研究可幫助認(rèn)識船的縱搖的規(guī)律，從而掌握和利用它為艦船航行服務(wù)。主要完成的工作有：
　　 首先，介紹了灰色系統(tǒng)建模的數(shù)據(jù)生成方式及建模的理論基礎(chǔ)，考慮到灰色拓?fù)漕A(yù)測方法的趨勢預(yù)測的特性，結(jié)合新陳代謝GM(1，1)模型，對縱搖運(yùn)動角度建立了拓?fù)漕A(yù)測模型，根據(jù)不同的閾值，建立所對應(yīng)的時間序列的新陳代謝GM(1,1)模型群。用此模型群對未來可能的運(yùn)

3、動趨勢進(jìn)行預(yù)測，并運(yùn)用預(yù)測的有效點(diǎn)繪制拓?fù)漕A(yù)測曲線。
　　 其次，在縱搖運(yùn)動預(yù)報過程中，突變點(diǎn)的出現(xiàn)影響到建模及預(yù)報的精度，對突變點(diǎn)及附近的數(shù)據(jù)處理是必要的。第三章將小波變換奇異點(diǎn)檢測理論應(yīng)用到艦船縱搖角度處理中，通過對模極大值的檢測來確定突變點(diǎn)發(fā)生的時刻，并在第四章介紹了數(shù)據(jù)處理的方法，最后用處理后的數(shù)據(jù)建立推廣GM(1,1)模型，提高了預(yù)報精度。
　　 再次，灰色系統(tǒng)傳統(tǒng)的GM(1,1)模型白化方程反映出生成數(shù)據(jù)僅與

4、本身及其變化有關(guān)，而實(shí)際上很多時候生成數(shù)據(jù)還要受到其它因素的影響，這些因素不能完全由灰作用量表示。針對這個問題，本文先給出服從非純指數(shù)函數(shù)變化的推廣GM(1,1)模型，同時考慮初始點(diǎn)擬合誤差的影響，改變初始值，從而構(gòu)建了優(yōu)化的時間響應(yīng)函數(shù)，提高了模擬精度。最后針對船的縱搖角度數(shù)據(jù)的灰色特征應(yīng)用這種模型進(jìn)行建模，數(shù)值試驗(yàn)表明這種方法是可行的。
　　 最后，以預(yù)測值的對數(shù)的相關(guān)系數(shù)為誤差標(biāo)準(zhǔn)，提出了基于相關(guān)系數(shù)的加權(quán)幾何平均組合預(yù)測

5、模型，加權(quán)幾何平均組合預(yù)測為一種非線性的組合預(yù)測方法。針對基于相關(guān)系數(shù)的加權(quán)幾何平均組合預(yù)測模型，定義了優(yōu)性組合預(yù)測模型、預(yù)測方法優(yōu)超、組合預(yù)測冗余度等概念，討論了在一定的條件下，該組合預(yù)測存在非劣性及優(yōu)性組合預(yù)測的充分條件，得出了一個判斷冗余預(yù)測方法的判定定理。從理論上說明基于對數(shù)相關(guān)系數(shù)的非線性組合預(yù)測模型的有效性，同時本文用推廣GM(1,1)模型及支持向量機(jī)回歸模型作為單項(xiàng)預(yù)測模型，對縱搖角度應(yīng)用該組合預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)報，驗(yàn)證了該模