[發(fā)明專利]一種海浪干擾特征參數(shù)在線辨識方法、系統(tǒng)及應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110576465.1
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113283342A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 王龍金;何燕;安順
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F30/20;G06F17/15
• 代理公司: 北京匯捷知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 盛君梅

1.一種海浪干擾特征參數(shù)在線辨識方法，其特征在于，所述海浪干擾特征參數(shù)在線辨識方法包括以下步驟：

步驟一，采集船舶航向測量設備測量信號，并進行高通濾波處理，獲得船舶航向高頻運動分量近似值；

步驟二，建立高頻海浪干擾分量模型，并對模型進行離散化處理，獲得基于航向信號的高頻海浪干擾分量辨識模型；

步驟三，根據(jù)高頻海浪干擾分量辨識模型，采用兩階段增廣隨機梯度算法辨識模型參數(shù)；

步驟四，根據(jù)辨識得到的模型參數(shù)，計算離散模型特征根，并轉換為連續(xù)時間域特征根，根據(jù)連續(xù)時間域特征根計算海浪峰值頻率；

步驟五，在線實施步驟一至步驟四，實現(xiàn)對海浪峰值頻率的在線跟蹤。

2.如權利要求1所述的海浪干擾特征參數(shù)在線辨識方法，其特征在于，步驟一中，所述高通濾波處理，包括：

根據(jù)船舶運動模型特性，設計高通濾波器對航向傳感器信號進行濾波：

其中，T_f為高通濾波器參數(shù)，為船舶航向高頻運動分量近似值，ψ(s)為實際船舶航向信號；高通濾波器設計參數(shù)應滿足如下條件：

h_HP(s)h_ship(s)u_δ(s)＝1；

其中，h_ship(s)為船舶航向運動模型傳遞函數(shù)，u_δ(s)為操舵控制輸入信號。

3.如權利要求1所述的海浪干擾特征參數(shù)在線辨識方法，其特征在于，步驟二中，所述建立高頻海浪干擾分量模型，并對模型進行離散化處理，獲得基于航向信號的高頻海浪干擾分量辨識模型，包括：

建立一階海浪干擾力引起的船舶航向高頻運動分量數(shù)學模型：

其中，ζ為阻尼系數(shù)，K_ω為增益常數(shù)，ω₀為海浪高頻干擾峰值頻率，v(s)為白噪聲輸入，ψ_HF(s)為船舶航向高頻運動分量；

對海浪高頻分量連續(xù)數(shù)學模型進行離散化處理，

其中，z表示單位前移算子，A(z^-1)＝1+a₁z^-1+a₂z^-2和B(z^-1)＝1+b₁z^-1為待辨識參數(shù)模型；代入A(z^-1)和B(z^-1)，根據(jù)z^-iy(t)＝z(t-i)，i＝1,2，可得：

ψ_HF(t)＝-a₁ψ_HF(t-1)-a₂ψ_HF(t-2)+b₁v(t-1)+v(t)；

由于船舶航向高頻運動分量ψ_HF(s)不能直接通過傳感器的測量手段獲得，因此用其近似值代替：

令將上式寫為向量形式，得到基于航向測量信號的高頻海浪干擾分量辨識模型：

其中，θ_s＝[a₁ a₂]^T，θ_n＝b₁和θ＝[a₁ a₂ b₁]^T為待辨識參數(shù)向量，和為信息向量。