一种基于支持向量机的水下滑翔机参数辨识方法

技术特征：
1.一种基于支持向量机的水下滑翔机参数辨识方法，其特征在于步骤如下：步骤1：给定水下滑翔机系统输入10
°
/10
°
差动舵信号，使得水下滑翔机在横平面内做z字形运动，获得水下滑翔机机在10
°
/10
°
差动舵信号下的输出数据，包括输入的水下滑翔机状态数据x，水下滑翔机的力或力矩y；步骤2：根据水下滑翔机做z字形运动，水下滑翔机动力学方程动力学方程y＝w
t
x b，其中偏置常数b为零，改为y＝w
t
x，w为需要辨识的水动力参数；步骤3：确定支持向量机回归的核函数和超参数取值；确定支持向量机回归算法为ε-svr，核函数选择线性核函数k(x
i
,x
j
)＝<x
i
,x
j
>，超参数ε＝0.1，损失函数权重c＝1.414；由支持向量机回归算法得到水动力参数：α
i
和α
i*
为模型常数；步骤4：采集n个步骤1所输出的数据，采用序列最小优化法计算α
i
、以已知x
i
计算得到水下滑翔机的水动力参数w。2.根据权利要求1所述基于支持向量机的水下滑翔机参数辨识方法，其特征在于：所述水下滑翔机动力学方程动力学方程的侧向速度v
z
动力学方程为：其中：其中：c
z
(v)＝m[v
y
w
x-v
x
w
y
x
c
w
z
w
x
y
c
w
y
w
z-z
c
(w
x2
w
y2
)]其中，m为水下滑翔机的质量，g为水下滑翔机的重力，s为水下滑翔机横截面积，l为水下滑翔机长度，ρ为水的密度。v
x
，v
y
，v
z
为水下滑翔机三个方向的线速度，w
x
，w
y
，w
z
为水下滑翔机三个方向的角速度；ψ为航向角，θ为俯仰角，为横滚角，α为攻角，β为侧滑角，为滑翔机的线加速度和角加速度，v为三个线速度的合速度。3.根据权利要求1所述基于支持向量机的水下滑翔机参数辨识方法，其特征在于：所述水下滑翔机动力学方程动力学方程的横滚角速度w
x
动力学方程为：其中：其中：c
k
(v)＝[my
c
(v
y
w
x-v
x
w
y
) mz
c
(v
z
w
x-v
x
w
z
) (j
zz-j
yy
)w
y
w
z
]其中，m为水下滑翔机的质量，g为水下滑翔机的重力，s为水下滑翔机横截面积，l为水下滑翔机长度，ρ为水的密度。v
x
，v
y
，v
z
为水下滑翔机三个方向的线速度，w
x
，w
y
，w
z
为水下滑
翔机三个方向的角速度；ψ为航向角，θ为俯仰角，为横滚角，α为攻角，β为侧滑角，为滑翔机的线加速度和角加速度，v为三个线速度的合速度。4.根据权利要求1所述基于支持向量机的水下滑翔机参数辨识方法，其特征在于：所述水下滑翔机动力学方程动力学方程的航向角速度w
y
动力学方程为：其中：其中：c
m
(v)＝[mz
c
(v
z
w
y-v
y
w
z
) mx
c
(v
x
w
y-v
y
w
z
) (j
xx-j
zz
)w
z
w
x
]其中，m为水下滑翔机的质量，g为水下滑翔机的重力，s为水下滑翔机横截面积，l为水下滑翔机长度，ρ为水的密度。v
x
，v
y
，v
z
为水下滑翔机三个方向的线速度，w
x
，w
y
，w
z
为水下滑翔机三个方向的角速度；ψ为航向角，θ为俯仰角，为横滚角，α为攻角，β为侧滑角，为滑翔机的线加速度和角加速度，v为三个线速度的合速度。5.根据权利要求2或3或4所述基于支持向量机的水下滑翔机参数辨识方法，其特征在于：所述三个线速度的合速度v表达式如下：于：所述三个线速度的合速度v表达式如下：于：所述三个线速度的合速度v表达式如下：λ
33
，λ
35
，λ
44
，λ
55
为滑翔机的惯性水动力系数；选择滑翔机的浮心为坐标原点，x
c
，y
c
，z
c
为滑翔机的质心到浮心的距离；j
xx
，j
yy
，j
zz
为转动惯量；c
zβ
，，m
xβ
，m
yβ
，为水动力系数，即要辨识的参数。6.根据权利要求1所述基于支持向量机的水下滑翔机参数辨识方法，其特征在于：所述步骤4的n为200个。

技术总结
本发明涉及一种基于支持向量机的水下滑翔机参数辨识方法，采用线性核函数，得到复杂度较低的模型，易从训练的模型中推导出系统的参数，且求解的参数为全局最优解，具有较强的泛化能力，避免了局部极值现象，较适用于工程实践；其次，与神经网络相比，在相对较少的数据量和计算量情况下，得到了较好的辨识效果，辨识相对误差低于0.023。基于线性核的支持向量机参数辨识方法与其他的智能辨识方法相比，比如神经网络，得到的模型结构相对简单，容易从训练得到的模型中推导出系统的参数，且求解的参数为全局最优解，具有较强的泛化能力，避免了局部极值现象，较适用于工程实践。较适用于工程实践。较适用于工程实践。


技术研发人员：高剑 陈依民 张福斌 潘光 宋保维 彭星光
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2022.08.12
技术公布日：2022/11/25