基于神經(jīng)網(wǎng)絡的船舶橫搖運動預報研究.pdf

1、船舶在海浪中會產(chǎn)生六自由度搖蕩的復雜運動，具有很強的隨機性和非線性，因此船舶搖蕩運動預報對于船舶航行有著重要的意義。目前由于對海浪中船舶搖蕩運動的機理認識不清，故實船搖蕩的時域預報仍限于10秒之內(nèi)，制約了其應用。本論文立足于艦船的橫搖運動預報，通過發(fā)掘橫搖運動中所蘊含的非線性動力學特性，證實其可預報性及混沌特性，以期有效提高預報精度和增加預報時長，使之能用于船舶航海實踐。主要完成的工作有：
　　 1.分析船舶橫搖運動時間序列的可

2、預報性及混沌特性。建立了基于相空間重構(gòu)理論的前向神經(jīng)網(wǎng)絡和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡的預報模型，使網(wǎng)絡本身融入了混沌的確定性規(guī)則，提高了神經(jīng)網(wǎng)絡用于船舶橫搖運動時間序列預報的效果。將混沌增加到網(wǎng)絡中，除了上述方法外還可以選用混沌神經(jīng)網(wǎng)絡來映射船舶橫搖時間序列所蘊含的混沌特性，進行預報，本文針對一種混沌神經(jīng)網(wǎng)絡進行優(yōu)化修正后將其用于船舶橫搖預報。但與基于相空問重構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡預報相比，該網(wǎng)絡預報精度低，而且目前對于混沌神經(jīng)網(wǎng)絡的研究尚不成熟，實現(xiàn)起來比較

3、困難，而基于相空間重構(gòu)的預報方法簡單可行。
　　 2.在對角遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡研究的基礎上，優(yōu)化了二階對角遞歸網(wǎng)絡參數(shù)，提出了基于相空間重構(gòu)的對角遞歸和二階對角遞歸網(wǎng)絡的預報模型，并用于船舶橫搖預報，預報效果好于未重構(gòu)的網(wǎng)絡，且優(yōu)化后的二階對角遞歸網(wǎng)絡的具有更好的預報效果。
　　 3.針對遞歸網(wǎng)絡訓練復雜而且存在記憶漸消等問題，提出了一種新的預報方法-使用回聲狀態(tài)網(wǎng)絡進行船舶橫搖運動預報，該方法有效預報時間能達到17秒以上，且