電羅經(jīng)航行穩(wěn)定輸出h

電羅經(jīng)航行穩(wěn)定輸出h

1電羅經(jīng)輸出投運(yùn)問(wèn)題船運(yùn)輸后，由于存在幾個(gè)干擾因素的影響，電羅京軸偏離了原平衡位，船體本身受到外部力量的左右旋轉(zhuǎn)。上述因素最終導(dǎo)致電羅京方向信號(hào)的輸出不允許，并延遲當(dāng)前船的實(shí)際導(dǎo)航。雖然此誤差不影響船舶的航行安全，但在一定的戰(zhàn)術(shù)條件下，它對(duì)聲樂(lè)等精確測(cè)量非常不便，測(cè)量誤差增大，無(wú)法及時(shí)接收目標(biāo)精確信息。為了減少這種誤差的影響，解決電羅京輸出趨勢(shì)延遲的問(wèn)題，首先引入了電羅京軸的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)方程，并描述了電羅京軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。然后介紹了在電羅經(jīng)測(cè)量數(shù)據(jù)建模中使用四參數(shù)估計(jì)法的應(yīng)用研究。2動(dòng)方程的動(dòng)方程假設(shè)艦艇轉(zhuǎn)向前電羅經(jīng)主軸方位偏移、高度角偏移均為0式中:v為艦船航速,K艦艇轉(zhuǎn)向時(shí),羅經(jīng)運(yùn)動(dòng)方程式為式中:w在方程組(2)中消去θ,式(3)的全解可寫為(w式中:式(4)即為在無(wú)外部擾動(dòng)情況下,艦艇轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)過(guò)程中隨轉(zhuǎn)向時(shí)間變化的主軸方位偏移角,令轉(zhuǎn)向結(jié)束后方位偏移角為α式中:ξ為阻尼比,令ξ=0.7,w將式(4)和式(5)相結(jié)合,即令α3混凝土轉(zhuǎn)向初始樣本初始樣本初始樣本比較以某次海上隨艦航行實(shí)測(cè)電羅經(jīng)航向數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析,實(shí)測(cè)條件:轉(zhuǎn)向開始時(shí)間08h18min57s初始航向52由圖1可知,艦艇轉(zhuǎn)向完畢后直航向航行,由于受到外部干擾以及艦艇本身的周期性搖擺使得航向指示值呈現(xiàn)周期性地波動(dòng),且滯后于目標(biāo)航向03.1和弦信號(hào)的四參數(shù)設(shè)被采樣的正弦信號(hào)為:式中:A為信號(hào)幅度,w為信號(hào)頻率,θ為信號(hào)相位,C為信號(hào)的常值偏移.對(duì)于任意正弦信號(hào)的表示均都可通過(guò)采用A,wθ,C4個(gè)參數(shù)加以實(shí)現(xiàn),也將這4個(gè)參數(shù)稱為正弦信號(hào)的四參數(shù)3.2頻率信號(hào)區(qū)間的估計(jì)結(jié)果基于傅里葉變換和四參數(shù)估計(jì)法相結(jié)合的自適應(yīng)建模步驟如下:1)采用小波或H2)對(duì)濾波后的直航向信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換,首先提取第一周期信號(hào)的基波和能量較高的各次諧波頻率信號(hào),如圖2所示.3)令直航向?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)模型為H式中:w4)在頻率信號(hào)區(qū)間大致確定的條件下采用改進(jìn)的四參數(shù)估計(jì)法對(duì)模型的第一周期參數(shù)進(jìn)行估計(jì)結(jié)果如表1所示.5)當(dāng)不斷獲得新的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí),可分兩種情形討論:若新的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)量未滿一個(gè)周期,則重復(fù)步驟3),4);若新的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)量已滿1個(gè)周期,則需對(duì)新的周期信號(hào)重新進(jìn)行傅里葉變換,即重復(fù)2)～4).這樣就可以對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整更新,獲得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的自適應(yīng)模型.4主軸標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)方程由圖1可知,實(shí)測(cè)直航向曲線滯后于理想的航向值,因此采用主軸標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)方程對(duì)上述所建模型進(jìn)行約束處理,而約束乘子λ的選取至關(guān)重要,將會(huì)決定著約束效果的優(yōu)劣.4.1初始狀態(tài)誤差方差考慮將航向模型H式中?t為采樣時(shí)間間隔,k=0,1,2,···.將公式(8)改寫為常見的狀態(tài)方程和觀測(cè)方程:式中:H定義初始狀態(tài)誤差方差為:在此,本文對(duì)系統(tǒng)的過(guò)程噪聲和觀測(cè)噪聲的自然屬性不作任何假設(shè).定義估計(jì)誤差(設(shè)T對(duì)于給定的γ>0,如果[A式中P其中P則約束乘子λ約束乘子可以離線算出,存儲(chǔ)代用,它與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)4.2大魯棒性更強(qiáng)跟蹤微分器最速跟蹤微分過(guò)程使得給定的反饋約束所能適應(yīng)的對(duì)象參數(shù)范圍大為擴(kuò)大,即魯棒性更強(qiáng)跟蹤微分器的一般離散形式為式中:x取上述離散系統(tǒng)的最速控制綜合函數(shù)為u=fhan(x則u=fhan(x式中r為時(shí)間常數(shù)T的倒數(shù),h為連續(xù)系統(tǒng)離散化時(shí)的積分步長(zhǎng).用x4.3算法的基本思想將公式(16)改寫為以下形式:式中:λ為3.1所提及的H由上可知,x以上所述算法均為同時(shí)進(jìn)行,互不相關(guān),同時(shí)圖3還可以事先離線解算約束乘子,存儲(chǔ)待用.圖1中數(shù)據(jù)的艦艇運(yùn)動(dòng)參數(shù)及艦用電羅經(jīng)參數(shù):艦艇航速v=12節(jié),轉(zhuǎn)向角度52方位傳遞系數(shù)水平傳遞系數(shù)重力加速度g=10m/s由圖6中H5