基于差分进化算法的无人水面艇模型参数辨识的研究
发布时间：2021-07-09 09:51
无人水面艇是一种可执行侦查、搜索、反潜、水文监测、地理勘察等任务的高性能、智能化、信息化、自主化的海上利器,性能优良的无人水面艇必须具备操纵性好、机动灵活、实用性强等条件。为了获得无人水面艇的各项性能参数,需要为无人水面艇建立合适的运动模型,并通过各种方法辨识得到模型参数,才能在航向控制器的设计中提供准确可靠的信息。为此,本文以大连海事大学“蓝信号”无人水面艇为研究对象,建立了该艇的操纵运动模型,并对模型进行辨识,获得了准确的模型参数。本文主要的研究内容有:（1）为研究无人水面艇的运动,选择惯性参考坐标系和附体参考坐标系作为建模参考,将无人水面艇的运动建模从运动学建模和动力学建模两方面进行研究,从而建立无人水面艇的六自由度运动模型;在此基础上,根据实际情况忽略外部干扰,简化得到三自由度运动模型;再结合分离型模型建模思想和推进器特性,建立响应型模型,包括艉机模型、Nomoto模型和Norrbin模型,从而为后文的模型辨识奠定了理论基础。（2）差分进化算法是优化算法中的一种,本文详细介绍了差分进化算法的原理、流程及算法改进型,分析了各个参数对算法性能的影响,为模型的辨识提供了条件。为了方便...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２；以色列“海鸥”无人水面艇??＇Ｆｉｇ．１１．２?Ｉｓｒａｅｌｉ?＂Ｓｅａｇｕｌｌ＂?ＵＳＶ??Ｉ．??我国由于市场和科举技术等多方面的原因，无人水面艇的研宄起步较晚，但??、、工，
基于差分进化算法的无人水面艇模型参数辨识的研宄??增了多种技术，比如三模控制、多波束和双频测深、浅地层剖析等，是无人水面??艇在工程实践中的又一次成功应用［１６１。??图１．?３?“精海”无人水面艇??Ｆｉｇ．?１．３?＂Ｊｉｎｇｈａｉ＂ＵＳＶ??珠海云洲智能科技有限公司研发的全自动无人水面艇“ＥＳ０３?”是一种集多种??技术于一身的智能水质采样艇，包括自动导航技术、３Ｇ网络通讯技术、超声波??智能避障技术等，续航时间长，可连续航行６小时，能完成水质采样、监测、污??染源追踪、应急处理突发污染事件等任务，具有广阔的发展前景［１７］。??图１．?４珠海云洲ＥＳＭ０３无人水面艇??Ｆｉｇ．?１．４?Ｚｈｕｈａｉ?“Ｙｕｎｚｈｏｕ”?ＥＳＭ０３?ＵＳＶ??１０??
水面艇的航向控制。由此可见，需要??采用分离型模型思想对“蓝信号”无人水面艇进行建模。??２．１无人水面艇六自由度运动模型??２．１．１?参考坐标系的选取??无人水面艇的实际运动可以用六个自由度的任意运动来描述［５Ｇ１。为了准确??的描述无人水面艇的具体运动，需要采用两种坐标系进行分析，分别为惯性参考??坐标系和附体参考坐标系，这两种坐标系都可以描述无人水面艇六个自由度的运??动，下面分别对这两种坐标系进行说明。??（１）?惯性参考坐标系??０??ｙ?ＶＯ?ｘ??ｚ??图２．１惯性参考坐标系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｉｎｅｒｔｉａｌ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｆｒａｍｅ??惯性参考坐标系也叫大地参考坐标系，可取地球上任意一点为坐标原点，用??Ｏ表示。以原点Ｏ为基准，取正北方向为Ｏｃ轴的正方向，取正东方向为Ｑｙ轴的??正方向，取垂直向下指向地心的方向为仏轴的正方向。在惯性参考坐标系下，??１５??Ｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人艇的研究现状与进展[J]. 申云磊,高霄鹏. 船电技术. 2018(09)
[2]中美海上互动与中国海权意识发展[J]. 朱锋,胡波,编者. 世界知识. 2018(16)
[3]云洲智能:无人系统领航深蓝探索[J]. 李易珊. 海洋与渔业. 2018(08)
[4]民用无人艇的发展与应用[J]. 郎舒妍. 船舶物资与市场. 2018(02)
[5]利用新型蝙蝠算法辨识船舶运动模型参数[J]. 田延飞,黄立文,熊勇,胡山川. 科学技术与工程. 2018(08)
[6]美海军无人水面艇发展现状与趋势[J]. 许彪,张宇,范鹏程. 飞航导弹. 2018(01)
[7]基于人工蜂群算法的船舶运动模型参数离线辨识[J]. 田延飞,胡山川,黄立文,熊勇. 信息技术. 2017(11)
[8]现代水面无人艇技术[J]. 朱炜,张磊. 造船技术. 2017(02)
[9]海上的较量——上海大学精海无人艇系列研发纪实[J]. 彭艳,骆阿雪. 中国军转民. 2015(02)
[10]USV发展现状及展望[J]. 柳晨光,初秀民,吴青,王桂冲. 中国造船. 2014(04)
博士论文
[1]粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D]. 戴运桃.哈尔滨工程大学 2010
[2]基于支持向量机方法的船舶操纵运动建模研究[D]. 罗伟林.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]一类艉机推进无人水面艇建模与验证[D]. 李长飞.大连海事大学 2018
[2]基于改进粒子群优化的船舶纵摇和升沉运动参数辨识[D]. 崔若男.哈尔滨工程大学 2015
[3]无人艇编队协同导航控制技术研究[D]. 马瑞龙.哈尔滨工程大学 2014
[4]船舶变形减摇鳍的升力机理及建模研究[D]. 巩晋.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3273521
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２；以色列“海鸥”无人水面艇??＇Ｆｉｇ．１１．２?Ｉｓｒａｅｌｉ?＂Ｓｅａｇｕｌｌ＂?ＵＳＶ??Ｉ．??我国由于市场和科举技术等多方面的原因，无人水面艇的研宄起步较晚，但??、、工，
基于差分进化算法的无人水面艇模型参数辨识的研宄??增了多种技术，比如三模控制、多波束和双频测深、浅地层剖析等，是无人水面??艇在工程实践中的又一次成功应用［１６１。??图１．?３?“精海”无人水面艇??Ｆｉｇ．?１．３?＂Ｊｉｎｇｈａｉ＂ＵＳＶ??珠海云洲智能科技有限公司研发的全自动无人水面艇“ＥＳ０３?”是一种集多种??技术于一身的智能水质采样艇，包括自动导航技术、３Ｇ网络通讯技术、超声波??智能避障技术等，续航时间长，可连续航行６小时，能完成水质采样、监测、污??染源追踪、应急处理突发污染事件等任务，具有广阔的发展前景［１７］。??图１．?４珠海云洲ＥＳＭ０３无人水面艇??Ｆｉｇ．?１．４?Ｚｈｕｈａｉ?“Ｙｕｎｚｈｏｕ”?ＥＳＭ０３?ＵＳＶ??１０??
水面艇的航向控制。由此可见，需要??采用分离型模型思想对“蓝信号”无人水面艇进行建模。??２．１无人水面艇六自由度运动模型??２．１．１?参考坐标系的选取??无人水面艇的实际运动可以用六个自由度的任意运动来描述［５Ｇ１。为了准确??的描述无人水面艇的具体运动，需要采用两种坐标系进行分析，分别为惯性参考??坐标系和附体参考坐标系，这两种坐标系都可以描述无人水面艇六个自由度的运??动，下面分别对这两种坐标系进行说明。??（１）?惯性参考坐标系??０??ｙ?ＶＯ?ｘ??ｚ??图２．１惯性参考坐标系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｉｎｅｒｔｉａｌ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｆｒａｍｅ??惯性参考坐标系也叫大地参考坐标系，可取地球上任意一点为坐标原点，用??Ｏ表示。以原点Ｏ为基准，取正北方向为Ｏｃ轴的正方向，取正东方向为Ｑｙ轴的??正方向，取垂直向下指向地心的方向为仏轴的正方向。在惯性参考坐标系下，??１５??Ｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人艇的研究现状与进展[J]. 申云磊,高霄鹏. 船电技术. 2018(09)
[2]中美海上互动与中国海权意识发展[J]. 朱锋,胡波,编者. 世界知识. 2018(16)
[3]云洲智能:无人系统领航深蓝探索[J]. 李易珊. 海洋与渔业. 2018(08)
[4]民用无人艇的发展与应用[J]. 郎舒妍. 船舶物资与市场. 2018(02)
[5]利用新型蝙蝠算法辨识船舶运动模型参数[J]. 田延飞,黄立文,熊勇,胡山川. 科学技术与工程. 2018(08)
[6]美海军无人水面艇发展现状与趋势[J]. 许彪,张宇,范鹏程. 飞航导弹. 2018(01)
[7]基于人工蜂群算法的船舶运动模型参数离线辨识[J]. 田延飞,胡山川,黄立文,熊勇. 信息技术. 2017(11)
[8]现代水面无人艇技术[J]. 朱炜,张磊. 造船技术. 2017(02)
[9]海上的较量——上海大学精海无人艇系列研发纪实[J]. 彭艳,骆阿雪. 中国军转民. 2015(02)
[10]USV发展现状及展望[J]. 柳晨光,初秀民,吴青,王桂冲. 中国造船. 2014(04)
博士论文
[1]粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D]. 戴运桃.哈尔滨工程大学 2010
[2]基于支持向量机方法的船舶操纵运动建模研究[D]. 罗伟林.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]一类艉机推进无人水面艇建模与验证[D]. 李长飞.大连海事大学 2018
[2]基于改进粒子群优化的船舶纵摇和升沉运动参数辨识[D]. 崔若男.哈尔滨工程大学 2015
[3]无人艇编队协同导航控制技术研究[D]. 马瑞龙.哈尔滨工程大学 2014
[4]船舶变形减摇鳍的升力机理及建模研究[D]. 巩晋.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3273521
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/3273521.html
