基于AFSA的高速无人艇操纵模型参数辨识

杨 鑫，邵 兴

（中国船舶重工集团有限公司第七一〇研究所，湖北 宜昌 443003）

0 引言

水面无人艇（unmanned surface vessel，USV），简称无人艇，是一种无人化的水面智能任务平台，具有体积小、性价比高、高速智能等优势，广泛应用于海洋环境监测、水文地理勘察、海上巡逻与搜救、军事侦察、反潜作战等领域，近年来备受各国研究人员关注[1-3]。随着船用发动机、艇型优化设计、推进技术等的提升，无人艇的设计航速也越来越高，相应的对其操纵性要求也越来越高[4-6]。通常为了对高速无人艇的操纵性进行准确的预报和评估，先要建立比较精确的操纵运动数学模型[7-8]，其中操纵响应模型结构相对简单，应用方便广泛，对其研究有重要意义。

无人艇操纵响应数学模型的建立，关键是如何确定数学模型中的各个参数。船舶操纵运动模型参数主要通过模型实验法、CFD仿真计算以及参数辨识法获得[9]，而参数辨识法较为实用有效。它将操纵运动船舶视为一个动态系统，通过试验测得系统输入（舵角、螺旋桨转速等控制量）和系统输出（船速、艏向角等运动量），再运用模型辨识方法，对模型中的参数进行求解。

当前，在国内外有部分学者采用一些传统辨识方法对船舶运动模型进行了求解。赵大明等人应用扩展卡尔曼滤波算法对船舶运动模型参数辨识，在辨识实验中，采用固定区间卡尔曼平滑算法进行数据预处理，使结果收敛性有一定提升[9]。Sutulo S等人基于经典的遗传算法，进行了操纵数学模型辨识[10]；……