船舶升沉運動預報研究.pdf

1、由海浪擾動引起的船舶升沉運動嚴重影響海上作業(yè)的正常進行，如工程船離岸作業(yè)、艦載直升機起降等，在惡劣海況下這種影響會更明顯。為避免這些問題，對船舶升沉運動的控制是非常有必要的。準確的船舶升沉運動預報對實現(xiàn)船舶升沉運動控制具有十分重要的實際意義。
　　針對船舶升沉運動預報問題，本文主要研究工作包括:
　　(1)基于卡爾曼濾波的船舶升沉運動預報。首先，考慮到升沉位置難以測量，依據(jù)可測的垂向加速度信號，構(gòu)造觀測器獲得升沉位置估計值;

2、然后，將船舶升沉運動方程轉(zhuǎn)化為離散的狀態(tài)空間表達式;最后，基于升沉位置估計值和船舶升沉運動離散狀態(tài)空間表達式，用卡爾曼濾波方法設(shè)計升沉位置預報器，根據(jù)當前時刻的升沉位置估計值和狀態(tài)估計變量，預報下一時刻的升沉位置。
　　(2)基于徑向基(Radial Basis Function，簡稱RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶升沉運動預報。首先，確定RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu);然后，用升沉位置估計值作為訓練樣本，采用梯度下降法對RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行離線訓練;

3、最后，用當前時刻和前三個時刻的升沉位置估計值作為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，預報下一時刻的升沉位置。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)實現(xiàn)了船舶升沉運動預報。
　　(3)基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶升沉運動預報。使用Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預報船舶升沉運動的步驟與使用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預報船舶升沉運動的步驟相同。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)層具有動態(tài)記憶特性，在船舶模型參數(shù)未知的情