基于支持向量机的船舶操纵运动黑箱建模

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1、2013年11月北京航空航天大学学报November2013第39卷第11期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．11基于支持向量机的船舶操纵运动黑箱建模徐锋邹早建徐小卡(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)(中国科学院声学研究所水声环境特性重点实验室，北京100190)尹建J(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)摘要：根据船舶自航模15。／5。z形试验结果，应用最小二乘支持向量机对船舶操纵运动进行了黑箱建模，针对支持向量机参数选择的不确定性，使用网格搜索

2、法进行了参数寻优；应用所建立的支持向量机回归模型对该自航模的10。／1o，25。／5。z形试验及35。回转试验进行了操纵运动预报．预报结果同试验结果相比吻合良好，证明了支持向量机应用于船舶操纵运动黑箱建模的有效性，以及网格搜索法在支持向量机参数寻优中的可行性．关键词：支持向量机；船舶操纵；黑箱建模；网格搜索中图分类号：U661．33+1文献标识码：A文章编号：1001-5965(2013)11-1553-05Black—boxmodelingofshipmanoeuvringmotionbasedonsupportvectormachinesXuFengZouZaojian(S

3、choolofNavalArchitecture，OceanandCivilEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)XUXiaoka(KeyLaboratoryofUnderwaterAcousticEnvironment，InstituteofAcoustics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)YinJianchuan(SchoolofNavalArchitecture，OceanandCivilEngineering，ShanghaiJi

4、aoTongUniversity。Shanghai200240。China)Abstract：Leastsquaresupportvectormachines(LS—SVM)wasappliedtoblack-boxmodelingofshipmanoeuvringmotionbyusingthe15。／5ozigzagtestdataoffree-runningmodel．TosolvetheproblemoftheuncertaintyinchoosingtheparametersofSVM，gridsearchmethodwasadoptedforparameteropt

5、imization．Theestablishedmodelwasusedforpredictingthe10。／1。and25。／5。zigzagmanoeuvresand350turningcir·clemanoeuvre．Thepredictionresuhsareingoodagreementwiththetestdata，whichdemonstratesthevalidi-tyofLS·SVMinblack—boxmodelingofshipmaneuveringmotionandthefeasibilityofgridsearchmethodinoptimizing

6、theparametersofSVM．Keywords：supportvectormachines；shipmanoeuvring；black—boxmodeling；gridsearchmethod船舶操纵运动建模包括机理建模和黑箱建模．机理建模需要确定的船舶操纵运动数学模型，常用的有Abkowitz整体型模型和13本数学模型建模小组(MMG，MathematicalModelingGroup)分离式模型以及响应模型．机理建模的关键是确定数学模型中的水动力系数，其精度将直接影响模型的精度．船舶操纵运动机理建模的优点在于操纵运动数学模型中的参数都具有比较明确的物理意义．然而，船

7、舶操纵运动实际上是一个非常复杂的非线性系统，很多情况下采用机理建模难以建收稿日期：2012—12—14；月络出版时间：2013．10-2910：39网络出版地址：WWW．enki．net／kcms／detail／11．2625．V．20131029．1039．008．html基金项目：国家自然科学基金资助项目(50979060，51079031)作者简介：徐锋(1985一)，男，河南南阳人，博士生，hljxufeng@163．corn．1554北京航空航天大学学报2013年立高精度的船舶操纵