基于经验模态分解的舰船运动姿态预测模型研究

运动姿态准确性预测对提高舰船水上作业安全性具有重要的现实意义,为此,基于经验模态分解算法,构建一种新的舰船运动姿态预测模型。该模型首先利用EMD分解舰船运动时间序列,然后采用游程判别法来判定IMF和r_n (t)的波动程度,划分高频、中频和低频3个分量,最后利用基于支持向量机算法构建的预测模型预测舰船运动姿态。实验结果表明:与卡尔曼滤波法、谱估计法、艏前波法3种运动姿态预测方法得到的结果相比,本模型的纵摇角预测误差更小,精度更高。     

基于LSTM的舰船运动姿态短期预测

舰船的六自由度运动状态形成复杂的非线性过程,运动姿态会受到耦合作用、不定周期、噪声信号以及混沌特性等因素的干扰,因此很难得到精确的预测结果。为了提升舰船运动姿态的预测精度,利用舰船时间序列的特点,建立了基于长短期记忆单元(LSTM)模型,对其进行了舰船姿态预测仿真,将结果与时间序列分析法的结果进行对比。实例分析表明:基于LSTM模型的预测方法具有精确度高、易实现的特点。这为舰船运动短期预测提供了一个新的思路和方法。     

舰船水上纵向运动非线性数学控制模型

为了提高舰船水上纵向运动的控制精度,提出一种舰船水上纵向运动的非线性数学控制模型。首先对舰船水上纵向运动非线性控制的研究现状进行分析,然后采用多种模型分别对舰船水上纵向运动非线性控制进行预测,得到预测结果并确定各种模型的权值,利用证据理论确定出最优权值,最后对这些模型舰船水上纵向运动非线性控制预测结果进行加权,得到舰船水上纵向运动非线性控制精度。测试结果表明,本文模型不仅克服了当前舰船水上纵向运动非线性数学控制模型的缺陷,提高了舰船水上纵向运动的控制精度,而且舰船水上纵向运动的控制误差小于其他舰船水上纵向运动非线性数学控制模型,可以满足舰船水上纵向运动控制要求。     

基于LSTM的舰船运动姿态短期预测

舰船的六自由度运动状态形成复杂的非线性过程,运动姿态会受到耦合作用、不定周期、噪声信号以及混沌特性等因素的干扰,因此很难得到精确的预测结果.为了提升舰船运动姿态的预测精度,利用舰船时间序列的特点,建立了基于长短期记忆单元(LSTM)模型,对其进行了舰船姿态预测仿真,将结果与时间序列分析法的结果进行对比.实例分析表明:基于LSTM模型的预测方法具有精确度高、易实现的特点.这为舰船运动短期预测提供了一个新的思路和方法.     

Riccati方程在电罗经直航向误差建模与预测中的应用

为减小舰船直航向运动情况下风、流、摇摆等对电罗经航向造成的随机误差影响,提高舰船直航向运动时电罗经指向精度,采用时间序列模型对其随机误差进行建模,利用随机误差自相关函数和偏相关函数特性确定模型阶数,获得了较为准确的误差模型.同时,基于建立的模型,采用Riccati递推方程与指数平滑式结合的方式对电罗经航向随机误差进行预测.结果表明,时间序列模型较为准确地描述了电罗经航向随机误差过程,预测精度较高,鲁棒性较强,为减小电罗经直航向误差提供一种有效的方法.     

舰船运动姿态仿真与多层AR预报研究

舰船运动姿态预报可更好地保障舰船各项作业的顺利进行,提高航行安全性。该文从频域角度仿真随机风浪,据此仿真舰船运动。考虑到舰船运动姿态时域上的非线性、非平稳特点,采用多层AR模型进行舰船运动姿态预报,并根据仿真案例进行预报检验。多层AR方法能有效提高极短期预报的精度。     

舰船质心干扰作战决策建模与仿真

针对箔条质心干扰的作战使用问题,分析了质心干扰的原理和需要满足的使用条件,建立了舰船、箔条云运动模型以及雷达反射面积模型,推导得到质心和导弹的运动模型,根据模型仿真得到了质心干扰的效果与干扰弹发射舷角、舰船机动角度以及作战海域的风向之间的关系,得出了一定条件下最佳的干扰弹发射决策和舰艇机动决策。     

耦合作用下舰船运动姿态短期预测数学模型及仿真分析

舰船运动姿态短期预测很容易受到耦合作用以及周围环境因素的影响,导致预测结果的延时较高。对此设计了舰船运动姿态短期预测模型并进行仿真分析,利用船舶航行时间数据序列规律,建立当前船舶数据时序回归分析方程,计算当前船舶时间序列数据阶数以及对应系数,完成时间序列统计,以调度神经网络结构作为序列数据计算逻辑,以输入门、输出门和遗忘门作为增值单元,构造预测模型记忆区结构,将时间序列数据作为输入门的输入项,通过神经网络隐层,输出初始预测结果,再通过控制函数,缩小预测结果控制权值,完成船舶运动姿态最终预测。仿真分析数据表明,与传统预测方法相比,应用该设计模型,对舰船正向横倾姿态仿真预测的延时降低27%,反向横倾姿态仿真预测延时降低了19%,可以有效降低预测延时。     

船舶海上运动拓扑结构与预测分析研究

舰船运动预报对提高航空母舰作战能力具有非常重要的意义。灰色系统理论对研究舰船运动的随机性和非线性具有非常大的优势。因此,本文通过其拓扑预测模型研究舰船的姿势预报。本文首先建立了灰色拓扑预测在舰船运行纵摇预测中的应用模型,然后通过数据对比研究误差产生的原因。     

混沌理论和神经网络相结合的舰船摇荡运动极短期预报

舰船摇荡运动具有混沌特性,因而可以应用混沌理论对其进行预报.介绍了混沌时间序列预测原理;建立了基于混沌理论相空间重构技术的RBF神经网络模型,并将其用于舰船摇荡运动预报;通过对某实船纵摇时历的预报计算,证明了采用混沌和神经网络相结合的预报方法,能有效提高预报精度和延长预报时长.     

组合优化理论的舰船装备维修费预测

单一模型难以准确对舰船装备维修费用进行建模与预测,为了提高舰船装备维修费的预测精度,设计了一种组合优化理论的舰船装备维修费预测模型。首先分别采用灰色模型和神经网络对舰船装备维修费进行预测,然后确定2种模型的舰船装备维修费预测权值,加权得到最终的舰船装备维修费预测结果,最后采用VC++6.0实现了舰船装备维修费预测仿真测试,仿真结果表明本文模型获得了较高的舰船装备维修费预测精度,相对于单一模型,本文模型的舰船装备维修费预测结果具有比较显著的优势。     

参数优化的舰船短期电力负荷预测模型

对于舰船而言,短期电力负荷是一个至关重要的指标,它能够对舰船未来一段时间的负荷情况进行预测,从而为舰船电力系统运行方式的合理安排提供可靠依据,大幅度提升舰船电力系统的运行经济性。想要得到短期电力负荷情况,只能采用预测方法,所以构建一个性能完备的预测模型显得尤为必要。为实现参数优化的目标,可将不同的模型组合到一起,达到优势互补的效果,提高预测结果的准确性。结论证实,组合模型在舰船短期电力负荷预测中的效果更好。     

基于灰色动态MGM(1,n)模型的舰船纵摇-升沉运动预报

舰船在实际海况中的运动因受到各种因素的影响而非常复杂,六个自由度之间相互耦合构成一个复杂的系统,因此建立描述舰船运动的系统模型并对各自由度运动进行实时预报具有非常重要的意义.灰色MGM(1,n)模型用微分方程的形式表现了一个系统中n个因素对某个因素变化率的影响,可以用于对非线性复杂系统的系统预测.通过对灰色系统理论的学习发现对原始数据用极差变换进行预处理后会更适合MGM(1,n)模型的拟合,为模型预测打下了良好的基础.在充分的理论研究基础上,本文对船模水池试验获得的纵摇、升沉运动数据以及海浪数据进行极差变换后建立灰色MGM(1,n)模型,并对纵摇、升沉进行非线性预报,得到了较好的效果.     

舰船航向非线性控制的数学模型设计

发达国家已有舰船航向控制模型研究成果,无法适应中国舰船实际航向控制需求,存在着航向控制效果差的问题,因此提出舰船航向非线性控制的数学模型设计研究。详细分析舰船运动干扰信号,构建非线性舰船运动数学模型,选取并探究实际航向控制问题的性能指标,以构建模型与选取性能指标为基础,将舰船运动模型转换为状态方程形式,制定航向非线性控制流程,执行制定流程即可实现舰船航向的非线性控制。实验结果表明,应用构建模型后,在较短时间内实际航向可以调控到设定航向,控制舵角也能回正,充分证实了构建模型的有效性与可行性。     

舰船目标运动预报方法中灰色系统的研究

舰船的短期运动预测有助于舰载武器系统的校准,从而提升武器系统的打击精度,由于舰船在海浪作用下持续不断做非线性多自由度运动,因此,必须建立一种非线性预测模型进行舰船目标运动的准确预报。本文介绍一种非线性灰度理论,结合该理论对舰船的短时纵摇角度等运动进行预测建模。结果表明,基于灰色系统的舰船目标运动预报有较高的精度。     

舰船能耗预测的云数据挖掘

能耗是舰船工作过程一个重要评价指标,针对当前舰船能耗预测方法存在预测错误率高、建模速度慢等不足,提出一种舰船能耗预测的云数据挖掘技术。首先分析国内外对舰船能耗的预测方法,找到各种舰船能耗预测方法的缺陷和不足,然后收集舰船能耗预测的数据,将云平台作为舰船能耗预测的建模环境,采用数据挖掘建立舰船能耗预测模型,最后进行舰船能耗预测效果的测试实验。云数据挖掘技术的舰船能耗预测精度超过了95%,可以描述舰船能耗预测的变化特点,对于大规模舰船能耗数据,本文方法的预测时间明显短于当前其他舰船能耗预测方法,具有十分明显的优势。     

舰船海上航行的运动预测研究

通常情况下,舰船在风浪环境下航行。在海浪的扰动作用下,舰船海上航行很容易发生摇荡,导致船体出现倾斜。特别是小型的舰船,其船体倾角最大超过15°。在实战期间,如果舰船出现摇荡,将直接影响船载火炮操纵的效果,使火炮发射的准确率下降,不利于船载火炮作用的发挥。在这种情况下,为确保舰船航行的稳定性,要针对其运动展开科学预测。基于此,本文将舰船的海上航行运动预测作为主要研究内容,从而提升舰船的运动预测能力。     

用前移回归分析法预测舰船装备计划修理总经费

在综合分析各种装备维修经费预测方法的基础上,对海军舰船装备计划修理总费用的预测问题进行了研究,提出了用前移回归分析法预测舰船装备计划修理总经费,并通过实例模型证明了前移回归分析模型预测效果较好,而且建模原理简单,可方便进行隔年预测.     

舰船锚泊运动与六自由度操纵的数学建模研究

锚泊运动是舰船正常运行时必不可少的运动,当船舶在海上或港口停泊时,都需要借助锚链等进行舰船的定位。由于舰船在海上锚泊时会受到海风、海浪和洋流等作用力,导致锚泊的稳定性、安全性下降,不仅影响舰船的海上定位和作业,还有可能导致严重的事故。因此,研究舰船在多种因素下的锚泊运动具有重要的意义。船舶的锚泊性能与其在海浪中的六自由度运动息息相关,本文利用流体动力学原理建立了舰船锚泊运动的动力学模型,同时建立了非线性波浪力的数学模型,并在此基础上研究了舰船锚泊运动和六自由度操纵运动。本研究主要应用于舰船在恶劣条件下的安全锚泊,并提高舰船的操纵灵活性。     

小波神经网络舰船运动受扰力预测模型

舰船运行的平稳性与舰船受扰力的类型、大小等密切相关,在多种舰船受扰力中,海浪作用力是影响最明显的一种,海浪作用力能够导致舰船发生横摇、横倾等运动,一旦运动幅度超过平衡点,就可能导致舰船倾覆等严重的事故。本文的研究围绕舰船运动受扰力预测进行,首先介绍一种小波神经网络算法,在此基础上研究舰船运动受扰力的预测过程,结合成型滤波器的技术,提高了受扰力预测的精度。