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《哈尔滨工程大学》 2008年
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SVM及其在船舶航向控制系统故障预报中的应用研究

江娜  
【摘要】: 船舶的航向控制是一个复杂而重要的问题,如果船舶航行时航向控制系统出现故障,就可能造成重大的影响,甚至会造成人员的伤亡,所以仅在故障发生后进行故障诊断是远远不够的。船舶航向控制系统故障预报技术的开发,可以避免不必要的停航,防止故障进一步发展,并且可以提前做好准备,缩短检修时间,对于获得最大的经济效益具有积极的意义。因此进行船舶航向控制系统故障预报技术研究具有非常重要的意义。本文采用针对小样本问题的支持向量机算法(Support Vector Machines,SVM),对船舶航向控制系统的故障预报技术进行研究。 在分析船舶航向控制系统故障模式及故障原因的基础上,构建了该系统的故障树模型,采用下行法对故障树进行了定性分析,并对船舶航向控制系统进行了故障建模与仿真。 推导出了基于支持向量机的时间序列预报方法,并将该方法应用于sinc函数和Lorenz混沌映射这两个时间序列的预报中,同时将移动平均法和指数平滑法的预报结果与之进行比较,仿真结果表明支持向量机回归算法能获得较高的预报精度。在分析系统故障发生和演变过程的基础上,建立了基于支持向量机回归算法的故障预报模型。 针对将支持向量机应用于故障预报时,故障特征选择优化、加权SVM的加权系数优化、SVM的参数优化是相互关联的,而不是孤立的,提出将三者并行优化的方法;将动物的捕食搜索策略引入到基本鱼群算法中,形成了一种改进人工鱼群算法,并用这种改进的鱼群算法并行优化。仿真结果验证了并行优化方法和改进鱼群算法的有效性和优越性。 针对支持向量机在故障预报时应同时追求训练精度高和训练速度快,提出了从多目标优化的角度对SVM算法的这两个性能指标进行综合考虑,并采用直接对多个目标同时优化的方法来求解Pareto近似解集;将免疫算法引入鱼群算法中,形成了改进的免疫鱼群算法,并采用改进的免疫鱼群算法来求取Pareto近似解集。仿真结果验证了多目标优化方法和改进的免疫鱼群算法的有效性和优越性。 针对支持向量机回归算法中,核函数对其回归效果的影响,提出选用多项式核函数、径向基核函数和Sigmoid核函数构造不同的SVM算法,建立了三种船舶航向控制系统故障预报的SVM单预报模型,并根据组合预报原理建立了基于小波网络的SVM组合预报模型,仿真结果验证了SVM组合预报模型的优越性。对预报出的航向角偏差进行统计分析,并将统计值与给定阈值作比较,实现了船舶航向控制系统的故障预报。以所建故障树为依据建立专家知识库,在C++Builder 6.0语言环境下实现了故障预报的可视化。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP273

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 刘胜;杨震;;船舶横摇运动实时在线预报方法[J];电机与控制学报;2011年10期
2 戚爱春;庄肖波;;船舶航向控制策略研究[J];电脑知识与技术;2013年12期
3 刘胜;杨震;;基于ISVM的船舶横摇运动实时预报方法[J];哈尔滨工程大学学报;2011年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 雷艳敏;多机器人系统的动态路径规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周宝辉;多目标进化算法及其在机组负荷分配中的应用研究[D];华北电力大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴祈宗,宋颖;一种模糊组合预测方法[J];北京理工大学学报;2004年04期
2 张桂臣;何文雪;;船舶舵机控制系统故障分析及其改造[J];船舶工程;2006年05期
3 李勇,孙艳萍,孙海波,宋景东;用于故障预测的BP网络模型及改进[J];东北电力学院学报;1999年01期
4 杨苹,吴捷;火电厂的实时状态监测系统与故障诊断[J];电力系统自动化;2000年17期
5 黄景德,王兴贵,王祖光;基于模糊评判的故障预测系统研究[J];电子机械工程;2000年06期
6 王磊,潘进,焦李成;免疫算法[J];电子学报;2000年07期
7 张梅凤;邵诚;甘勇;李梅娟;;基于变异算子与模拟退火混合的人工鱼群优化算法[J];电子学报;2006年08期
8 陈哲,冯天瑾;小波分析与神经网络结合的研究进展[J];电子科学学刊;2000年03期
9 吴为麟,朱宁;复杂性测度分析在电力电子电路故障预测中的应用[J];电子与信息学报;2003年05期
10 燕忠,袁春伟;基于蚁群智能和支持向量机的人脸性别分类方法[J];电子与信息学报;2004年08期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 廖瑞金;变压器绝缘故障诊断黑板型专家系统和基于遗传算法的故障预测研究[D];重庆大学;2003年
2 孙德山;支持向量机分类与回归方法研究[D];中南大学;2004年
3 邹琳;基于遗传算法的挤压模具多目标优化设计与研究[D];华中科技大学;2004年
4 安金龙;支持向量机若干问题的研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘朝林;非线性组合预测模型的人工免疫算法研究[D];重庆大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄险峰;;按隔声要求的组合墙体各构件面积反演[J];四川建筑科学研究;2008年03期
2 王全凤;郑浩;;基于径向基函数神经网络的高层建筑结构选型[J];四川建筑科学研究;2010年05期
3 田晓艳;;计算智能主要算法研究[J];安防科技;2009年12期
4 鱼静,戴宗友;一种基于免疫原理的入侵检测系统模型[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
5 尹峰,邓小鹏,许四毛;生物免疫机理在计算机安全领域的应用与发展[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
6 付彪,吴先良,李世雄;小波变换法求电磁波动方程的高频解[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年03期
7 陈东方;基于小波变换的Radon变换反演[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年04期
8 张根耀,李竹林,赵宗涛;遮挡情况下运动目标的跟踪[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年03期
9 王丽华;吴先良;宋开宏;;RK-MRTD算法的稳定性及数值色散性分析[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年05期
10 陈弋兰;王鸣;孙书诚;;朴素贝叶斯分类器的误差估计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 张少俊;肖和平;;初复治肺结核及合并肺外结核的患者外周血T细胞亚群、sIL-2R、IFN-γ的变化及意义[A];中华医学会结核病学分会2011年学术会议论文汇编[C];2011年
3 ;On Multiplex Combination Forecasting Model Based on GA and ANN[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 黄洪艺;彭侠夫;;一类非仿射非线性系统的H_∞控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 周绮凤;林成德;罗林开;彭洪;;一种基于黎曼度量的训练样本类不平衡SVM分类方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 刘志斌;金连文;;候选字静态生成技术及其在两级LDA汉字识别中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 顾小军;杨世锡;钱苏翔;;基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 梁禹;王义刚;王娜;;基于支持向量机的电力电子电路故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 孙晓华;基于聚类的文本机会发现关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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1 尹守铮;外源抗氧化剂对肉鸡机体氧化还原状态和生产性能的影响[D];华中农业大学;2010年
2 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
3 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
4 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
6 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
7 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
8 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
9 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
10 田文娟;基于支持向量机的人民币序列号识别方法的研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Online LS-SVM for function estimation and classification[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);2003年05期
2 苏治宝,陆际联;用模糊逻辑法对移动机器人进行路径规划的研究[J];北京理工大学学报;2003年03期
3 罗伟林;邹早建;;应用支持向量机的船舶操纵运动响应模型辨识(英文)[J];船舶力学;2007年06期
4 雷艳敏;冯志彬;;改进的势场栅格法在机器人路径规划中的应用[J];长春大学学报;2009年02期
5 吴启涛,蔡兴国;发电机组负荷分配的遗传算法[J];电机与控制学报;1999年04期
6 宋佳;刘胜;李高云;;船舶航向最小二乘支持向量机内模控制[J];电机与控制学报;2009年S1期
7 王洋;刘金园;王东风;周黎辉;;基于改进NSGA-Ⅱ算法的电厂多目标负荷分配[J];电力科学与工程;2010年08期
8 冯士刚;艾芊;;火电站多目标负荷调度及其算法的研究[J];动力工程;2008年03期
9 侯云鹤,鲁丽娟,熊信艮,吴耀武;广义蚁群与粒子群结合算法在电力系统经济负荷分配中的应用[J];电网技术;2004年21期
10 蒙文川;邱家驹;卞晓猛;;电力系统经济负荷分配的人工免疫混沌优化算法[J];电网技术;2006年23期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李晓磊;一种新型的智能优化方法-人工鱼群算法[D];浙江大学;2003年
2 张丽平;粒子群优化算法的理论及实践[D];浙江大学;2005年
3 刘淑华;复杂动态环境下多机器人的运动协调研究[D];吉林大学;2005年
4 雷开友;粒子群算法及其应用研究[D];西南大学;2006年
5 孟宪松;多水下机器人系统合作与协调技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 严勇杰;多机器人系统协调与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
7 罗伟林;基于支持向量机方法的船舶操纵运动建模研究[D];上海交通大学;2009年
8 仲训昱;遥自主移动机器人运动规划与控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 刘立衡;多目标进化算法的研究及其在负荷分配中的应用[D];华北电力大学(北京);2010年
10 汪洋;基于动态神经模糊模型的欠驱动水面船舶运动控制[D];大连海事大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 王西邓;人工鱼群算法的改进研究[D];西安建筑科技大学;2007年
2 许俊勇;移动机器人全景vSLAM研究[D];上海交通大学;2008年
3 张光炜;火电厂负荷优化分配方法的研究及其在SIS中的实现[D];华北电力大学(河北);2007年
4 翁志锋;未知环境下多机器人协调编队运动控制方法的研究[D];沈阳理工大学;2008年
5 涂武;船舶航向最优控制与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 完诚;履带式移动机器人运动控制系统设计[D];南京理工大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王元慧;隋玉峰;吴静;;基于非线性模型预测的船舶动力定位控制器设计[J];哈尔滨工程大学学报;2013年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 周帆;一类多机器人路径规划的研究与仿真[D];南京理工大学;2013年
2 杨晓攀;船舶多工况横摇运动建模与预报研究[D];大连海事大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周伟良,何鲲,曹先彬,程慧霞;基于一种免疫遗传算法的BP网络设计[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年01期
2 孙铣,段宁远;运算放大器的闭环参数测试[J];半导体技术;2002年09期
3 吴祈宗,宋颖;一种模糊组合预测方法[J];北京理工大学学报;2004年04期
4 杨启平,薛五德,蓝之达;基于人工神经网络的变压器故障诊断[J];变压器;2000年03期
5 张利刚;变压器油中溶解气体的成分和含量与充油电力设备绝缘故障诊断的关系[J];变压器;2000年03期
6 刘勇辉;变压器过热性故障的判断[J];变压器;2000年03期
7 罗军川;变压器铁心多点接地故障的检测与处理程序[J];变压器;1994年08期
8 李景禄;变压器的过热性故障及其检测[J];变压器;1995年06期
9 杨启平,薛五德,符扬,蓝之达;专家系统在变压器故障诊断中的应用[J];变压器;1996年06期
10 李天云,应鸿,王洪哲;变压器故障的相关系数分析法[J];变压器;1996年08期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 熊建秋;邹长武;李祚泳;徐婷婷;汪嘉杨;;基于支持向量机的人均综合用水量预测[A];中国环境保护优秀论文集(2005)(上册)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李俭;大型电力变压器以油中溶解气体为特征量的内部故障诊断模型研究[D];重庆大学;2001年
2 周激流;遗传算法理论及其在水问题中应用的研究[D];四川大学;2000年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨国勋,郭晨,贾欣乐;基于混合智能技术的船舶运动控制仿真研究[J];系统仿真学报;2002年05期
2 何祖军;;船舶航向模糊控制系统的设计[J];舰船科学技术;2008年06期
3 杨盐生;船舶航向非线性系统的输出反馈鲁棒控制[J];交通运输工程学报;2002年01期
4 赵峰;何祖军;;基于自适应PIDNN的船舶航向模型辨识与控制[J];舰船科学技术;2008年04期
5 沈智鹏,郭晨;一种基于递归最小二乘法的强化学习算法及其应用研究[J];计算机工程与应用;2005年08期
6 柳丽萍;杜佳璐;王兴如;;基于积分逆推—非线性阻尼算法的船舶航向控制器设计[J];船舶工程;2008年05期
7 陈瑜;殷虎;熊鹏俊;;基于模糊理论的船舶航向控制器[J];舰船电子工程;2009年12期
8 王志文;彭秀艳;;基于自适应输出反馈的船舶航向控制[J];北京理工大学学报;2011年04期
9 王杰;刘金锋;秦亚红;周永年;;基于QFT的船舶航向控制器设计与仿真研究[J];计算机工程与应用;2008年15期
10 喻洲;吴汉松;袁雷;;船舶航向非线性系统的H_∞鲁棒控制与仿真[J];西华大学学报(自然科学版);2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 阮久宏;李贻斌;;一种新的智能控制器设计方法及其在船舶航向控制中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 王兴成;王国峰;任英;;基于滑模和反向递推设计的船舶航向改变控制[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
3 杨国勋;郭晨;贾欣乐;于冰;;混合智能技术在船舶运动控制中的应用[A];2001年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2001年
4 张利军;贾鹤鸣;金鸿章;王显峰;;基于神经网络的船舶航向自适应输出反馈控制设计[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第七分册)[南京理工大学学报(增刊)][C];2009年
5 刘胜;方亮;李佳来;;船舶航向运动H~∞鲁棒控制[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年
6 袁士春;郭晨;吕进;;基于切换LPV的船舶航向控制[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
7 沈智鹏;郭晨;刘海燕;;一种基于广义模糊CMAC的模型参考自适应控制[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
8 郭晨;沈智鹏;孙建波;初忠;徐黎黎;;船舶航向-主动力装置智能控制仿真系统[A];2003年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2003年
9 刘雨;郭晨;吕进;;基于backstepping的船舶航向滑模控制[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
10 刘宏达;李殿璞;马忠丽;;基于粒子群优化的船舶PID自动舵的改进[A];第十七届全国过路控制会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 周丽明;饱和控制系统理论及应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 袁士春;船舶运动与主推进线性变参数联合控制的研究[D];大连海事大学;2007年
3 汪洋;基于动态神经模糊模型的欠驱动水面船舶运动控制[D];大连海事大学;2010年
4 程金;水面船舶的非线性控制研究[D];中国科学院研究生院(自动化研究所);2007年
5 隋江华;AND-OR模糊神经网络研究及在船舶控制中的应用[D];大连海事大学;2006年
6 李荣辉;欠驱动水面船舶航迹自抗扰控制研究[D];大连海事大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈高阳;基于模糊滑模变结构控制的船舶航向控制的研究[D];江苏科技大学;2010年
2 廖炜;船舶航向控制系统规范化交互式设计平台[D];厦门大学;2014年
3 熊国玉;基于鲁棒神经网络的船舶航向控制研究[D];大连海事大学;2014年
4 王蕾;船舶航向控制实验平台的设计[D];大连海事大学;2011年
5 周新亮;大型集装箱船舶航向智能控制器及仿真的研究[D];大连海事大学;2012年
6 赵杰;动态面和逆推法在船舶航向控制中的应用研究[D];大连海事大学;2012年
7 丁杭成;船舶航向智能PID控制算法研究[D];大连海事大学;2010年
8 徐黎黎;船舶运动智能控制及其虚拟仿真的研究[D];大连海事大学;2004年
9 臧胜永;船舶航向非线性系统的模型参考神经网络自适应控制[D];大连海事大学;2005年
10 陈文文;船舶航向非线性系统自抗扰控制器的仿真研究[D];山东大学;2008年
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