【技术实现步骤摘要】
一种基于系统辨识的实船操纵性指数辨识方法及装置
本专利技术属于船舶工程、航海科学与
，具体涉及一种基于系统辨识的实船操纵性指数辨识方法及装置。
技术介绍
船舶操纵运动数学模型具有广泛的使用需求和技术标准，为推进船舶运动模型、船舶运动建模技术的研究与发展，以满足理论需要和工程需要，对船舶运动建模工作任务、工作内容、工作质量、工作效率与技术手段等提出了要求。在实际工作中发现，专门针对船舶运动建模与分析的自动化、智能化技术和应用系统较少，船舶运动建模步骤繁琐、效率较低且不能很好的适应多样化海况。建模与参数辨识的算法多是在理论层面的应用，未形成方便实用的应用系统，使得船舶运动建模、校核缺乏操作便捷的工具，工作中仍需大量人工操作，存在任务多、环节多、效率低的现象。本专利技术为解决上述问题提出一种基于系统辨识的实船操纵性指数辨识方法及装置，其集软件与硬件于一体，对满足船舶操纵性预报、船舶运动自动控制系统优化以及航海或海事仿真系统的建设等具有重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于系统辨识的实船...
【技术保护点】
1.一种基于系统辨识的实船操纵性指数辨识的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：/n步骤一：实船输入输出数据采集/n数据采集系统基于与实船并联的传感器设备自动对实船运动状态数据进行采集并存储于上位机存储器；/n步骤二：数据处理/n上位机处理器对步骤一存储数据进行预处理，所述处理数据作为上位机软件系统辨识的输出数据；所述系统根据运动模型类别确定船舶操纵待辨识参数；并采用蝙蝠算法进行参数辨识，待辨识参数的目标函数J为：/n
【技术特征摘要】
1.一种基于系统辨识的实船操纵性指数辨识的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤一：实船输入输出数据采集
数据采集系统基于与实船并联的传感器设备自动对实船运动状态数据进行采集并存储于上位机存储器；
步骤二：数据处理
上位机处理器对步骤一存储数据进行预处理，所述处理数据作为上位机软件系统辨识的输出数据；所述系统根据运动模型类别确定船舶操纵待辨识参数；并采用蝙蝠算法进行参数辨识，待辨识参数的目标函数J为：
式中，ωk为误差扰动权重系数，k为观测时刻，n为观测样本数量，ψO为观测的系统输出，为使用辨识所得参数的模型输出；
步骤三：启动辨识及结果输出
对步骤二所述系统进行初始设置及辨识过程控制，使辨识过程及结果可视化并保存于上位机存储器中，远程发送相关数据控制实船操纵状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于系统辨识的实船操纵性指数辨识的方法，其特征在于：步骤二中，所述预处理包括离散采样和优化处理，其中优化处理方式如下：
1)异常数据替换
对采样点异常数据采用移动平均方式对其予以替换，公式为：
式中，k表示当前采样时刻，单位为秒；i表示距离当前采用时刻的时间长度，单位为秒；
2)插值补全
对间隔不均匀时的数据，采用三次样条插值对其进行补全，将离散数据转为连续数据；
3)等间隔截取
对某段时间内的采样取固定时间间隔△t对该段时间内的连续数据进行采样，将等间隔采样后的数据用于系统辨识，等间隔截取数据的方式分别为：
航向方面，对以高频率采集的船舶航向，将ψ(t)、ψ(t+△t)作为辨识所采用的输出数据；
位置方面，对以高频率采集的船舶位置，将作为辨识所采用的输出数据；
其中：ψ(t)为t时刻航向；ps(t)为t时刻相对于水所产生的位移；
4)坐标转换
坐标转换的方式为：
p0(t+△t)＝ps(t+△t)+Vc(t)△t
其中：
式中，Vc为航道流速，ψc为航道流向，航道流向指自固定坐标系下正北方向顺时针旋转至水流方向的角度，考虑航道水流以均匀流，计算得ps(t)、ps(t+△t)。
3.根据权利要求2所述的一种基于系统辨识的实船操纵性指数辨识的方法，其特征在于：所述步骤二3)中等间隔截取数据的方式中设定水流为均匀流...
【专利技术属性】
技术研发人员：田延飞，周欣蔚，张洪刚，温小飞，王捷，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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