基于Newton法优化ARMA模型参数的船舶升沉运动预测研究

作     者：唐刚 姚小强 胡雄 TANG Gang;YAO Xiaoqiang;HU Xiong

作者机构：上海海事大学物流工程学院上海201306 

基　　金：上海市青年科技英才扬帆计划资助(19YF1419100 19YF1418900) 

出 版 物：《海洋工程》 (The Ocean Engineering)

年 卷 期：2020年第38卷第2期

页      码：27-38页

摘      要：为解决波浪补偿系统中时延现象导致的控制性能下降问题,通过建立Newton-ARMA模型提前预测船舶升沉运动来消除时延现象。首先设计卡尔曼滤波器对船舶升沉运动加速度信号进行降噪滤波处理;然后使用加速度二次积分模块将加速度信号转换为位移信号;最后建立自回归滑动平均(ARMA)模型,并使用牛顿(Newton)法对模型参数进行优化,得到船舶升沉运动的Newton-ARMA预测模型。仿真结果表明,Newton-ARMA模型对船舶升沉运动的预测时间可达10 s,预测误差随着预测时间的增加而增大;Newton-ARMA模型对二级海况、三级海况和四级海况下的船舶升沉运动平均预测精度分别达到89.43%、88.53%以及87.78%,远高于ARMA模型对船舶升沉运动预测的精度,说明采用Newton法优化ARMA模型参数可以显著提高船舶升沉运动的预测精度,也即Newton-ARMA模型对控制波浪补偿系统时延具有较好的补偿效果。

主 题 词：运动预测 Newton-ARMA模型 卡尔曼滤波器 加速度二次积分 时延 

学科分类：081505[081505] 08[工学] 0815[工学-矿业类] 0824[工学-林业工程类] 0814[工学-地质类] 082401[082401] 

核心收录：

D　O　I：10.16483/j.issn.1005-9865.2020.02.004

馆 藏 号：203909632...