船舶操縱預報的神經(jīng)網(wǎng)絡方法.pdf

1、摘 要乙 隨 著 國 際 貿(mào) 易 的 發(fā) 號世 界 海 運 量 迅 速 擴 大 ， 使 得 海 上 航 行 的 船 舶 數(shù) 量 顯著增加 ，單船噸位 急劇擴大 ，船速 也在不 斷提 高 ， 造 成海上交通 密 度加 大 ，航行更加復雜。根據(jù)近幾年資料統(tǒng)計，世界上由于船舶操縱性原因而造成航運事故的船舶每年約有兩百多艘，因而關(guān)于船舶操縱性的研究也越來越引起人們的重視。由于船舶的運動在實際的航行過程中隨船舶的工作狀態(tài) ( 如載荷、吃水深度、航

2、速等)及航行環(huán)境 ( 如航線、水深、風、浪、流等)的不同而有很大的變化，是一個模型時變、非線性、大干擾的過程，將智能化控制技術(shù)用于其中將會有助于船舶避碰與操縱系統(tǒng)的自 動化程度的提高。近幾年，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡研究的再度興起，神經(jīng)網(wǎng)絡在模式識別、系統(tǒng)辨識、圖像處理和自 動控制等許多不同的領(lǐng)域得到了廣泛的應用，其在船舶操縱性中的應用也受到了國內(nèi)外眾多學者的關(guān)注。其原因是神經(jīng)網(wǎng)絡具有其突出的優(yōu)點:①能夠逼近任意復雜的非線性函數(shù)關(guān)系;②能適應和學習

3、不確定系統(tǒng)的動態(tài)特性;③由于所有信息都分布存儲于網(wǎng)絡單元間的聯(lián)結(jié)權(quán)，故具有很強的容錯性和魯棒性;④采用信息的分布式并行處理，具有較快的運算 速 度 。 探本論文在神經(jīng)網(wǎng)絡方法應用于船舶操縱運動方面，主要完成了船舶操縱運動水動力的學習和預報、船舶回轉(zhuǎn)運動時回轉(zhuǎn)圈及主要特征參數(shù)的學習和預報以及 z 形操舵試驗 z 形曲 線的學習和預報。 在操縱運動水動力方面，以散貨船和油船為例探討應用 B P網(wǎng)絡完成水動力的學習和預報;在回轉(zhuǎn)圈方面，完成了

4、不同船舶在不同舵角下的學習和預報;在 Z 形曲線方面，對不同的船舶在同一舵角下進行學習，預報了另外兩艘船舶的 Z 形曲線。研究結(jié)果 表 明 ， 只 要 選 擇 適 當 的 學 習 樣 本 、 網(wǎng) 絡 結(jié) 構(gòu) 和 學 習 算 法 ， 布泛 I C J 絡 的 水 動 力預報精度、回轉(zhuǎn)運動預報和 z 形曲線的預報在實際中可以接受。關(guān)鍵詞:船舶操縱性擴船舶操縱運動水動力， ’回轉(zhuǎn)運動擴z形運動， ’神經(jīng)網(wǎng)絡擴B P 網(wǎng)絡h y d r o

5、d y n a m i c s ，t a k i n g b u l k c a r r i e r s a n d o i l t a n k e r s f o r a n e x a m p l e ，t h ep r e d i c t i o n w a s d o n e ; i n t h e t u r n i n g c i r c l e , d i f f e r e n t s h

6、 i p s u n d e r d i f e r e n t r u d d e ra n g l e s w e r e s t u d i e d a n d p r e d i c t e d ; i n t h e z i g z a g c u r v e , d i f f e r e n t s h i p s u n d e rc o n s t a n t r u d d e r a

7、 n g l e w e r e s t u d i e d t o p r e d i c t a n o t h e r t w o s h i p s . I t i s v e r i f i e d t h a tt h e p r e d i c t i o n a c c u r a c y o f s h i p m a n e u v e r i n g h y d r o d y n

8、 a m i c s , t u r n i n g m o t i o n a n dz i g z a g c u r v e a r e a c c e p t a b l e i n p r a c t i c e , i f t h e l e a r n i n g s a m p l e s , n e t w o r k ' ss t r u c t u r e a n d l e

9、a r n i n g a l g o r i t h m a r e r e a s o n a b l e .K e y Wo r d s : s h i p m a n e u v e r a b i l i t y , s h i p m a n e u v e r i n g h y d r o d y n a m i c s ,t u r n i n g m o t i o n , z i g z a g