基于多目标群智能算法的船舶横向运动参数辨识方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于多目标群智能算法的船舶横向运动参数辨识方法研究硕士研究生：万冬冬指导教师：刘利强副教授学科、专业：控制科学与工程论文主审人：李刚副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于多目标群智能算法的船舶横向运动参数辨识方法研究硕士研究生：万冬冬指导教师：刘利强副教授学位级别：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADisserta

2、tionfortheDegreeofM.EngShipLateralMotionParameterIdentificationMethodbasedonMulti-ObjectiveSwarmIntelligenceCandidate:WanDongdongSupervisor:Prof.LiuLiqiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExami

3、nation:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有

4、关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘

5、要在船舶控制领域，船舶数学模型可以用于建立船舶操纵模拟器，为研究闭环系统性能提供基础的仿真平台，还能直接用于设计船舶运动控制器。其中，水动力系数是船舶数学模型的重要参数，通过理论或者试验求得的水动力系数精度无法保证，因此，目前大多采用系统辨识的方法估计水动力参数。实践已经证明，水动力参数辨识问题可以看作是优化搜索问题。本文主要针对多目标粒子群优化算法以及在船舶横向运动的水动力参数辨识问题上的应用进行研究。本文首先对船舶横向运动进行数学建模，然后详细介绍了多目标优化问题的基础理论，最后分析出船舶横向运动的参数辨识问题可以转换成非线性的最优化问题，而且

6、还是一个多目标优化问题。然后，简要介绍了基本粒子群优化算法的工作原理和工作流程，阐述了常见的多目标粒子群优化算法中涉及的概念，包括对粒子的评价标准、外部储备集的保存和全局和局部最优解的选取方式，引入了多目标优化算法常用的性能度量标准。然后引入基于竞争机制的粒子群算法，借鉴该算法的竞争机制，提出了基于竞争机制的多目标粒子群算法，分别对该算法的外部储备集和全局向导的选取的改进做了具体的介绍，并通过实验得出基于竞争机制的多目标优化算法对普遍的多目标优化问题具备良好的收敛性能。最后，提出了一种基于竞争机制的多目标粒子群算法的船舶横向运动的参数辨识方法。对海

7、浪扰动和扰动力矩建模作为辨识的输入参数，然后确定了辨识问题的三个目标函数。最后利用基于竞争机制的多目标粒子群算法对横向运动的参数进行辨识，通过实验表明，提出的方法对船舶横向运动的参数辨识可以得到多个非劣解，而且这些非劣解对应的目标值和实际观测值的误差小，可供决策者根据实际需要选择，具有更好的实际意义。关键词：多目标优化；粒子群优化算法；船舶横向运动；参数辨识ABSTRACTInthefieldofshipcontrol,shipmotionmodelcanbeusedtobuildtheshipmaneuveringsimulatorandprov

8、idethebasicsimulationplatformforthestudyofclosed-loopsystem,a