BP神经网络在船舶与海洋工程中的应用研究

人工神经网络作为一个具有高度非线性映射能力的计算模型,在工程中具有广泛的应用前景.在数值预测方面,它不需要预选确定样本的数学模型.仅通过学习样本数据即可以进行预测.介绍了BP神经网络,并针对实际应用中收敛速度慢,平台效应等问题对网络进行了优化,给出了改进的三层BP神经网络算法.最后结合船舶与海洋工程的一些实际问题.探讨了利用改进的BP神经网络进行数值预测的方法和应该注意的问题,并给出了一些有益的建议.实验表明,神经网络的预测精度在船舶与海洋工程是可以接受的.     

BP神经网络和PID船舶自动舵控制方法

船舶自动舵控制十分复杂,再加其它因素的干扰,使得单一神经网络或者PID控制无法对船舶自动舵进行高精度控制,而且船舶自动舵控制速度慢,为了改善船舶自动舵控制效果,利用BP神经网络和PID控制的优点,设计了BP神经网络和PID相融合的船舶自动舵控制方法。首先分析船舶自动舵控制原理,然后初始化PID参数的范围,并采用BP神经网络获取PID控制器的3个参数最优值,从而实现船舶自动舵控制,最后在Matlab平台实现了的船舶自动舵控制仿真模拟实验。结果表明,本文方法可以对船舶自动舵变化趋势进行很好的跟踪和控制,获得了高精度的船舶自动舵控制结果,而且船舶自动舵控制速度快,能够适合船舶自动舵的实时性变化特性,具有较强的抗干扰能力,具有一定的推广价值。     

BP神经网络在船舶运动估计中的应用

船舶运动估计在船舶安全、船舶节能等方面有着重要作用。本文给出一种基于BP神经网络的船舶运动估计方法。BP神经网络具有较强的自学习与自适应能力,通过把改进的BP神经网络模型应用到船舶运动估计中,实现了对船舶动态信息的准确预测。     

改进的BP神经网络在船舶与海洋工程中的应用研究

人工神经网络作为一个具有高度非线性映射能力的计算模型,在工程中具有广泛的应用前景.在数值预测方面,它不需要预选确定样本的数学模型,仅通过学习样本数据即可以进行预测.文章介绍了BP神经网络,并针对实际应用中收敛速度慢,平台效应等问题对网络进行了改进并优化,详尽地给出了改进的三层BP神经网络数值预测算法.为测试该算法.选用了著名的XOR(异或)问题和和一个高度非线性的0-1矩阵预测问题对其进行了验证.计算结果表明文中算法能给出令人满意的精度.最后结合船舶与海洋工程的两个实际问题,探讨了利用改进的BP神经网络进行数值预测的方法和应该注意的问题,并给出了一些有益的建议.实践表明,文中给出的改进的BP神经网络数值预测算法值得在船舶与海洋工程中加以应用并推广.     

基于GA-灰色BP神经网络船舶备件需求预测模型

船舶维修备件的及时保障是船舶设备正常生产作业的保证，备件需求量的准确预测对于航运公司降低运营成本、提高管理效率起着至关重要的作用。文章从某船设备维修备件的历史数据进行分析，构建一种基于灰色模型的多层前馈（BP）神经网络模型，并采用遗传算法（GA）进行优化。首先对船舶设备备件需求影响因素进行分析，通过灰色模型确定备件需求的关键指标，并将结果作为BP神经网络的输入层，从而输出需求预测值。与灰色模型、GA-BP模型预测值对比发现，基于GA-灰色BP神经网络组合模型对于船舶备件的需求预测精度误差仅为0.147%。结果表明，使用GA优化可以提高灰色BP神经网络的预测精度，为船舶维修备件需求预测提供了一种新思路。     

基于SARIMA-BP模型的港口船舶交通流量预测

为提高船舶交通流量预测精度,提出一种季节性自回归移动平均(Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average,SARIMA)模型和BP神经网络的误差校正集成模型。以深圳港2011—2017年的数据为研究样本,对原始数据进行预处理,构建最优SARIMA模型,以该模型求出的残差序列作为BP神经网络的输入,将两个模型预测结果进行整合,得到集成模型的预测结果。试验结果表明:该误差校正集成模型与两个单一模型相比,体现出船舶交通流量数据的季节性特征,具有较好的预测精度,为港口船舶交通流量预测提供一种更为有效的方法。     

基于BP神经网络的船舶网络安全状态评价

船舶网络是一种特殊的移动网络,面临巨大的安全隐患,传统线性船舶网络安全状态评价的偏差大,结果极不科学。为改善船舶网络安全状态评价效果,设计了基于BP神经网络的船舶网络安全状态评价方法。该方法首先分析船舶网络安全状态评价影响因素,采集船舶网络安全状态评价数据,然后将影响因素和船舶网络安全状态评价分别作为BP神经网络的输入和输出,通过BP神经网络学习,对船舶网络安全状态进行评价,最后采用VC编程实现了船舶网络安全状态评价仿真实验,结果显示BP神经网络可以区分各种船舶网络安全状态,评价准确性得到大幅度改善,同时提升了船舶网络安全状态评价效率,可以有效保证船舶网络安全。     

时间序列分析法船舶港口建筑工程成本估计

针对当前船舶港口建筑工程成本估计精度低的问题,提出时间序列分析法的船舶港口建筑工程成本估计方法。首先采集大量船舶港口建筑工程成本历史数据,将它们组成一组时间序列数据,然后引入小波变换对船舶港口建筑工程成本时间序列数据进行分解,得到趋势部分和细节部分,使得变化特点比较明显,最后采用RBF神经网络对船舶港口建筑工程成本时间序列的趋势部分进行建模,采用支持向量机对船舶港口建筑工程成本时间序列的细节部分进行建模,并根据预测结果重构得到船舶港口建筑工程成本估计结果。实例研究结果表明,时间序列分析法的船舶港口建筑工程成本估计效率高,可以高精度对船舶港口建筑工程成本进行估计。     

基于非线性组合模型的船舶无线网络流量预测

流量预测是船舶无线网络管理中的重要技术,传统组合方法只能描述船舶无线网络流量的部分变化规律,无法获得令人满意的船舶无线网络流量预测结果,为了全面反映船舶无线网络流量变化规律,提出基于非线性组合模型的船舶无线网络流量预测方法。首先分析单一预测方法和传统组合方法的局限性,然后采集船舶无线网络流量历史数据,采用RBF神经网络、BP神经网络、灰色算法分别对船舶无线网络流量进行预测,最后采用支持向量机要对它们的预测结果进行非线性组合,输出船舶无线网络流量最后预测结果,测试结果表明,非线性组合模型的船舶无线网络流量预测十分精确,船舶无线网络流量预测误差可以忽略不计,完全能够满足船舶无线网络管理要求,船舶无线网络流量预测结果显著优于传统组合方法,为解决复杂船舶无线网络流量预测问题提供了一种新的建模思路。     

基于AIS信息和BP神经网络的船舶航行行为预测

针对船舶航行行为多维度的特点和船舶交通服务系统(Vessel Traffic Service,VIS)对船舶行为预测的精确度和实时性需求,提出结合船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)信息和BP(Back Propagation)神经网络的船舶航行行为预测方法。构造基于AIS信息的船舶航行行为特征表达方法,根据BP神经网络预测的基本原理,以连续3个时刻的船舶航行行为特征值为输入,以第4个时刻的船舶航行行为特征值为输出,对BP神经网络进行训练,用于对未来船舶航行行为进行预测。以成山角VTS水域内的船舶AIS信息为例进行试验,结果表明:利用该方法对船舶航行行为特征值进行预测的结果准确、实时,误差在可接受的范围内。     

基于ANN的电磁环境预测分析

人工神经网络作为一个具有高度非线性映射能力的的计算模型,在工程中具有广泛的应用前景。在数值预测方面,它不需要预选确定样本的数学模型,仅通过学习样本数据即可以进行预测。文章探讨了利用BP神经网络进行电磁环境预测的方法,通过仿真结果可以看出本方法的有效性。     

基于神经网络的船舶主机零件磨损监测方法的研究

针对船舶主机零件磨损监测问题,将油液的光谱数据建立成为时间序列的函数,然后依据BP神经网络的分析手段,对主机内润滑油中的铁元素含量进行了预测,进行了预测模型的建立,最后,运用遗传算法改进了BP神经网络,提高了预测值的精度和稳定性。实验结果表明:遗传神经网络的预测精度显著高于BP网络,该方法可以用于船舶主机的磨损监测。     

基于神经网络算法的船舶间距快速预测

保证船舶航行的畅通性是船舶海上交通智能化发展的关键。本文利用BP神经网络自适应能力强、自组织学习等优点进行船舶间距快速预测,通过船舶间距预测可以提高海上交通信号控制的效率,保证船舶航行的稳定性和安全性,最后的实验结果表明本文算法误差小,可靠性高。     

基于灰色小波神经网络的船舶交通流预测研究

船舶交通流预测的准确性和可靠性已成为制约港口经济科学发展的瓶颈因素。文章综合利用小波变换的局部化性质与神经网络的自学习能力,并引入灰色模型以反映船舶交通流的发展趋势,使得小波神经网络在灰色模型预测结果的基础上结合船舶交通流的影响因素再预测,构成基于灰色小波神经网络的船舶交通流组合预测模型。实验结果表明,灰色小波神经网络的预测精度高于BP神经网络与小波神经网络,提高了整个预测系统的精度及其鲁棒性。     

数据挖掘技术在船舶操纵运动预报中的应用研究

船舶操纵性直接影响船舶的航行安全。本文首先阐述BP神经网络的特点,并且以此为基础设计基于数据挖掘的船舶操纵运动预报的神经网络结构,选取散货船样本进行学习,获得3个预报样本,最后对散货船的水动力进行预报。预报结果表明,本文所采用的基于神经网络的数据挖掘技术预报精确度高。     

基于图像的小范围船舶交叉碰撞风险预测

船舶交叉碰撞十分危险,为了提高小范围船舶交叉碰撞风险预测精度,提出了基于图像的小范围船舶交叉碰撞风险预测方法。首先采集船舶航行的图像,并对图像进行增强处理,提高图像质量,然后从图像中提取小范围船舶交叉碰撞风险预测的特征,最后小波神经网络根据样本数据建立小范围船舶交叉碰撞风险预测模型,并进行了小范围船舶交叉碰撞风险预测测试,本文方法可以对船舶交叉碰撞风险变化趋势进行准确的刻画,得到了高精度的小范围船舶交叉碰撞风险预测结果,预测结果可以指导船舶工作人员提供有价值的参考意见。     

基于BP神经网络的船舶企业员工综合评价模型

为了保障船舶工业企业内部对其员工的使用管理和评价上的客观性和准确性,提出基于BP神经网络的综合评价方法,在建立了员工评价的指标体系基础上建立了基于BP神经网络的评价模型,将评价员工综合素质的指标值作为模型的输入量,评价结果作为模型输出量,用样本对神经网络进行训练,利用收集的中国船舶工业集团某造船企业管理执行层员工信息,使用MATLAB对模型进行模拟仿真训练,用验证样本对评价模型检测,检测结果是仿真输出与期望输入基本一致,说明网络合理,评价模型能够较好对船舶企业员工的综合素质进行评价.     

船舶柴油机NOx排放特性神经网络预测中的试验设计

研究船舶柴油机NOx排放特性神经网络预测中的学习样本选取试验设计方法。根据用于主机的船舶柴油机可能持续运行范围的工况变化特点,提出采用功率因素变边界的均匀设计法进行试验设计选取样本,并验证了其可行性。研究结果表明,变边界均匀设计法选取的样本用于神经网络训练,预测精度明显高于随机样本选取法。4位级变边界均匀设计法选取的样本训练得到的神经网络模型,NOx排放浓度预测误差小于3.8%,NOx比排放预测误差小4.5%。     

船舶柴油发电机转速神经网络容错控制

结合人工神经网络与智能容错控制，形成船舶柴油发电机转速神经网络容错控制。对由故障诊断后获取的特征值进行归一化处理，把经过处理的特征值作为神经网络的输入样本集，设计输出样本集，建立BP神经网络和ELMAN神经网络，用整理后的数据训练神经网络，使神经网络具有容错控制功能，并对神经网络模型进行仿真测试。仿真试验显示可以实现对船舶电力系统容错控制，保证船舶的安全运行。     

悬链式船舶链条机械磨损寿命预测准确度评估

为了提高悬链式船舶链条机械磨损寿命预测准确性能,设计了一种基于改进神经网络的悬链式船舶链条机械磨损寿命预测模型。首先对悬链式船舶链条机械磨损寿命预测研究现状进行分析,找到引起悬链式船舶链条机械磨损寿命预测精度的因素,然后收集悬链式船舶链条机械磨损寿命的历史数据,并采用BP神经网络建立悬链式船舶链条机械磨损寿命预测模型,并引入自适应遗传算法对BP神经网络的不足进行改进,最后采用仿真实验对悬链式船舶链条机械磨损寿命预测模型的准确度进行评估,结果表明,改进神经网络提高了悬链式船舶链条机械磨损寿命预测精度,预测结果比其他模型更加可靠。