基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶橫搖運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)研究.pdf

1、船舶在海浪中會(huì)產(chǎn)生六自由度搖蕩的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和非線性，因此船舶搖蕩運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)對(duì)于船舶航行有著重要的意義。目前由于對(duì)海浪中船舶搖蕩運(yùn)動(dòng)的機(jī)理認(rèn)識(shí)不清，故實(shí)船搖蕩的時(shí)域預(yù)報(bào)仍限于10秒之內(nèi)，制約了其應(yīng)用。本論文立足于艦船的橫搖運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)，通過(guò)發(fā)掘橫搖運(yùn)動(dòng)中所蘊(yùn)含的非線性動(dòng)力學(xué)特性，證實(shí)其可預(yù)報(bào)性及混沌特性，以期有效提高預(yù)報(bào)精度和增加預(yù)報(bào)時(shí)長(zhǎng)，使之能用于船舶航海實(shí)踐。主要完成的工作有：
　　 1.分析船舶橫搖運(yùn)動(dòng)時(shí)間序列的可

2、預(yù)報(bào)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(luò)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)報(bào)模型，使網(wǎng)絡(luò)本身融入了混沌的確定性規(guī)則，提高了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于船舶橫搖運(yùn)動(dòng)時(shí)間序列預(yù)報(bào)的效果。將混沌增加到網(wǎng)絡(luò)中，除了上述方法外還可以選用混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)映射船舶橫搖時(shí)間序列所蘊(yùn)含的混沌特性，進(jìn)行預(yù)報(bào)，本文針對(duì)一種混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化修正后將其用于船舶橫搖預(yù)報(bào)。但與基于相空問(wèn)重構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)相比，該網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)精度低，而且目前對(duì)于混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究尚不成熟，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較

3、困難，而基于相空間重構(gòu)的預(yù)報(bào)方法簡(jiǎn)單可行。
　　 2.在對(duì)角遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了二階對(duì)角遞歸網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，提出了基于相空間重構(gòu)的對(duì)角遞歸和二階對(duì)角遞歸網(wǎng)絡(luò)的預(yù)報(bào)模型，并用于船舶橫搖預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)效果好于未重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，且優(yōu)化后的二階對(duì)角遞歸網(wǎng)絡(luò)的具有更好的預(yù)報(bào)效果。
　　 3.針對(duì)遞歸網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練復(fù)雜而且存在記憶漸消等問(wèn)題，提出了一種新的預(yù)報(bào)方法-使用回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行船舶橫搖運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)，該方法有效預(yù)報(bào)時(shí)間能達(dá)到17秒以上，且