[發(fā)明專利]一種動(dòng)力定位船水動(dòng)力系數(shù)辨識(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210149980.2
• 申請(qǐng)日: 2012-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102789538A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付明玉;謝文博;邢家偉;王元慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F19/00
• 分類(lèi)號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種動(dòng)力定位船水動(dòng)力系數(shù)辨識(shí)方法，其特征是，包括如下步驟：

（1）確定船舶水動(dòng)力系數(shù)，其中動(dòng)力定位船運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型為：

η·=R(ψ)υ]]>

Mυ·+Dυ=τ,]]>

M=m-Xu·000m-Yv·mxG-Yr·0mxG-Nv·Iz-Nr·,]]>

D=-Xu000-Yv-Yr0-Nv-Nr,]]>

η＝[n,e,ψ]^T為船體位姿，υ＝[u,v,r]^T為船體速度，R(ψ)為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣：

R(ψ)=cos(ψ)-sin(ψ)0sin(ψ)cos(ψ)0001,]]>

n為北向位置，e為東向位置，ψ為艏向，u為縱向速度，v為橫向速度，r為回轉(zhuǎn)率，τ_thrust為推進(jìn)器推力，m為船舶質(zhì)量，x_G為船舶重心橫坐標(biāo)，在M和D矩陣中，X_u，Y_v，Y_r，N_v，N_r，為需要辨識(shí)的船舶水動(dòng)力系數(shù)，X_u為船體縱向速度產(chǎn)生的縱向線性水阻尼系數(shù)，Y_v為船體橫向速度產(chǎn)生的橫向線性水阻尼系數(shù)，Y_r為船體艏向角速度產(chǎn)生的橫向線性水阻尼系數(shù)，N_v為船體橫向速度產(chǎn)生的艏向矩線性水阻尼系數(shù)，N_r為船體艏向角速度產(chǎn)生的艏向線性水阻尼系數(shù)，為船體縱向加速度產(chǎn)生的縱向附加質(zhì)量系數(shù)，為船體橫向加速度產(chǎn)生的橫向附加質(zhì)量系數(shù)，為船體艏向角加速度產(chǎn)生的橫向附加質(zhì)量系數(shù)，為船體艏向角加速度產(chǎn)生的艏向附加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系數(shù)，以上船舶水動(dòng)力系數(shù)的初值為船舶數(shù)學(xué)模型參數(shù)變?yōu)椋?/p>

M=m-X‾u·000m-Y‾v·mxG-Y‾r·0mxG-N‾v·Iz-N‾r·,]]>

D=-X‾u000-Y‾v-Y‾r0-N‾v-N‾r;]]>

（2）獲取時(shí)間段t中，給定控制力τ_thrust時(shí)實(shí)船航行的縱向速度u，橫向速度v，回轉(zhuǎn)率數(shù)據(jù)r；

（3）獲取時(shí)間段t內(nèi)，給定控制力τ_thrust時(shí)船模的縱向速度u_s、橫向速度v_s、回轉(zhuǎn)率數(shù)據(jù)r_s；

（4）確定目標(biāo)函數(shù)J：

J=1NΣt=1N{[u-us]T[u-us]+[v-vs]T[v-vs]+[r-rs]T[r-rs]},]]>

其中N為時(shí)間段t的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；

（5）確定適應(yīng)度函數(shù)F：

F=1J+ϵ]]>

其中，ε=0.01為防止溢出常量；

（6）對(duì)水動(dòng)力系數(shù)進(jìn)行編碼，以隨機(jī)二進(jìn)制編碼排列的生物種群代表未知水動(dòng)力系數(shù)；

（7）對(duì)種群中的個(gè)體利用輪盤(pán)賭方法進(jìn)行選擇遺傳操作；

（8）對(duì)種群進(jìn)行交叉變異遺傳操作，以自適應(yīng)遺傳算法中的交叉概率和變異概率公式確定種群中每一代的交叉概率和變異概率；

（9）利用隨機(jī)二進(jìn)制編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)高適應(yīng)度生物種群進(jìn)行解碼，把二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)化為水動(dòng)力系數(shù)估計(jì)值

（10）設(shè)定最大進(jìn)化代數(shù)，進(jìn)行多代遺傳計(jì)算，將步驟（9）中獲得的水動(dòng)力系數(shù)估計(jì)值作為下一代的水動(dòng)力系數(shù)初值，重復(fù)步驟（2）~（8）獲得下一代水動(dòng)力系數(shù)估計(jì)值，直至獲得與具有最大進(jìn)化代數(shù)的種群對(duì)應(yīng)的水動(dòng)力系數(shù)估計(jì)值。