辨识航行体水动力参数的智能方法.pdf

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1、第15卷第4期2011年4月船舶力学JoumalofShipMechanicsV01．15No．4Apr．2011文章编号：100r7-7294(2011)04—D359—05辨识航行体水动力参数的智能方法陈玮琪，颜开，王宝寿(中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082)摘要：航行体水动力参数辨识最常用的方法是采用极大似然准则和牛顿一拉夫逊算法。但是牛顿一拉夫逊算法需要计算复杂的导数矩阵及其逆矩阵，而且对初值非常敏感。文章利用最小二乘准则结合智能优化算法对航行体水动力参数进行了辨识仿真，仿真结果表明新方法要好于常用的方法，在

2、不同噪声水平下辨识结果的误差小于7％，而且以往无法辨识的附加质量也能辨识，同时新方法对初值几乎没有要求，也无须计算导数，极大地简化了辨识计算，有较大的工程应用价值。关键词：水下航行体；水动力参数；辨识；牛顿一拉夫逊算法；最小二乘准则；智能优化算法中图分类号：文献标识码：AInteUigentidentificationofHydrodynamicparametersofnaVigatingbodyc日E』、7形ei-gi，yAⅣK反，形AⅣGB∞—-s，幻Ⅱ(chiIlashipScienti6cRe嘲小Cen岘wllxi2

3、14082，chim)Ab!’tl徼t：The岫里ditiorIalme山odofidemificationofhydrod)rlmIIlicp缸彻∞te璐f打衄、rigatingb()dycom-molllyisb鹊edonMaxi舢mlikelihoodcriterion肌dNewton—Raphson’salgorithm(N—R)．However，iti8Verydi伍clIltandcoIIdextocalculatederiVatiVem删x肌dit8inver眈，锄dⅡmreoverN—RisVerysensi

4、tiVet0initialValuesofpa删neters．IIlthisp印er，insteadofN—R，tl地least—squarecriteIi仰toge山er诵tllD垂ferencialsw锄Intelligent(Ds)algorithmisemployedtoident母hydrodynaIIlicp锄眦te玛．neresuhsofsimulatingidenti矗cationshowtllatthi8appm∞hh嬲bener叫b珊觚cetll肋the的ditionalmetllod．码eresults

5、enorlessm孤7％粕daddedm鹪stllatcouldnotbeidentifiedagoc粕beidentifiedllow．More-over，tllisappmochh鹊norecIIlireme山∞tIleiIlitialVaLlues，neednotcalculatederiVative，consequendyrem盯kablysimplifiestheidentification，∞ith鹊agre砒potentialfor印plicationinen西neering．Keywords：underwat

6、ervehicle；hydrodynalIlicp舢etersidentification；Newton—R印h∞n’salgorithm；tlleleast—squarecdterion；唧锄nintelligent1引言水动力参数是设计水下航行体，如鱼雷、水下机器人等的原始数据，流体动力计算、风洞和水池试验是获取这些数据的常用手段，但由于实航环境的复杂性，这些手段获得的水动力参数与实航的水动力参数还是有较大的差别。因此应用辨识技术【1l从水下航行体的航行试验数据中提取它的流体动力参数具有重大的实际意义。收稿日期：2010

7、—07一10作者简介：陈纬琪(197l一)，男，博士，中国船舶科学研究中心高级工程师。360船舶力学第15卷第4期蔡金狮在文献【l】中总结了鱼雷水动力参数辨识的极大似然法；丁文镜利用极大似然法阁和预报误差法13l研究了受控航行体水动参数的辨识；刘建成探讨了极大似然法及其松弛算法在水下机器人水动参数的辨识中的应用嘲；傅慧萍比较了牛顿一拉夫逊算法、单纯形法及模拟退火算法在水下运载器的水动力参数辨识中的优缺点【4】，研究表明，牛顿一拉夫逊算法、单纯形法对初值要求较高，难以获得全局优化解，而模拟退火算法则有相对较好的全局收敛性，模拟

8、退火算法本身是智能优化算法的一种。陈玮琪则将现代人工智能优化算法一群体智能优化算法PsO应用在水下航行体【6J的水动力参数辨识中，对物体出水过程闻的水动力参数也进行过探索。这些研究表明，现代辨识技术通过引入最佳拟合准则将辨识问题转化为确定性函数的优化问题后，采用现代智能优化算法阻11】来辨