船舶操縱預(yù)報(bào)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法.pdf

1、摘 要乙 隨 著 國(guó) 際 貿(mào) 易 的 發(fā) 號(hào)世 界 海 運(yùn) 量 迅 速 擴(kuò) 大 ， 使 得 海 上 航 行 的 船 舶 數(shù) 量 顯著增加 ，單船噸位 急劇擴(kuò)大 ，船速 也在不 斷提 高 ， 造 成海上交通 密 度加 大 ，航行更加復(fù)雜。根據(jù)近幾年資料統(tǒng)計(jì)，世界上由于船舶操縱性原因而造成航運(yùn)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(yùn)動(dòng)在實(shí)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(fēng)、浪、流等)的不同而有很大的變化，是一個(gè)模型時(shí)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(huì)有助于船舶避碰與操縱系統(tǒng)的自 動(dòng)化程度的提高。近幾年，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的再度興起，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模式識(shí)別、系統(tǒng)辨識(shí)、圖像處理和自 動(dòng)控制等許多不同的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其在船舶操縱性中的應(yīng)用也受到了國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注。其原因是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有其突出的優(yōu)點(diǎn):①能夠逼近任意復(fù)雜的非線性函數(shù)關(guān)系;②能適應(yīng)和學(xué)習(xí)

3、不確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性;③由于所有信息都分布存儲(chǔ)于網(wǎng)絡(luò)單元間的聯(lián)結(jié)權(quán)，故具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性和魯棒性;④采用信息的分布式并行處理，具有較快的運(yùn)算 速 度 。 探本論文在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用于船舶操縱運(yùn)動(dòng)方面，主要完成了船舶操縱運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力的學(xué)習(xí)和預(yù)報(bào)、船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)圈及主要特征參數(shù)的學(xué)習(xí)和預(yù)報(bào)以及 z 形操舵試驗(yàn) z 形曲 線的學(xué)習(xí)和預(yù)報(bào)。 在操縱運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力方面，以散貨船和油船為例探討應(yīng)用 B P網(wǎng)絡(luò)完成水動(dòng)力的學(xué)習(xí)和預(yù)報(bào);在回轉(zhuǎn)圈方面，完成了

4、不同船舶在不同舵角下的學(xué)習(xí)和預(yù)報(bào);在 Z 形曲線方面，對(duì)不同的船舶在同一舵角下進(jìn)行學(xué)習(xí)，預(yù)報(bào)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(dāng) 的 學(xué) 習(xí) 樣 本 、 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 構(gòu) 和 學(xué) 習(xí) 算 法 ， 布泛 I C J 絡(luò) 的 水 動(dòng) 力預(yù)報(bào)精度、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)和 z 形曲線的預(yù)報(bào)在實(shí)際中可以接受。關(guān)鍵詞:船舶操縱性擴(kuò)船舶操縱運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力， ’回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擴(kuò)z形運(yùn)動(dòng)， ’神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)B P 網(wǎng)絡(luò)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