美国新奥尔良大学余小川博士来校做题为“应用Unscented Transformation方法预估入水的圆柱体轨迹”的讲座

时间:2019-12-08 浏览:11401

2019126日,来自美国新奥尔良大学的余小川博士在海洋楼109报告厅为师生们做了题为应用Unscented Transformation方法预估入水的圆柱体轨迹的讲座。

讲座主要提出当在海上平台、船舶等离岸设施以及码头的吊装作业中可能会由人员操作失误或自然因素(如风、波浪等)影响,从而出现吊装的货物(如石油探管、管道、鱼雷等)掉落进入水中的事故发生。物体入水可能产生直接的吊装货物的损坏,而落入水中的物体还有可能损坏海底的电缆,各种油气管线等从而造成更为严重的二次事故的发生。为了避免上述情况的发生以及及时止损,则应在最少的时间内定位落水物体的位置以及在水中的运动轨迹。而市面上可以用于计算落水物体运动轨迹的商业软件存在模拟运动轨迹与实验运动轨迹偏差较大,计算准确性较低,计算用时较长等问题。所以余小川博士在此提出应用Unscented Transformation方法预估入水的圆柱体轨迹的方法。

由于物体落水事故发生的数量相对较少,则采取数学概率结合实验的方法,先考虑二维状态下的轨迹,再延展到三维中(加入波浪水流的影响)。实验表明,当物体落水初始时刻存在小扰动时,物体的行为是随机的。从经验中可以得到各种轨迹。此外,数值计算结果还表明,初始状态的微小变化,如落差角、滚动频率、阻力系数的选取等,都会影响下落轨迹的形状。如果初始状态服从高斯分布,则可将其视为一个非线性预测问题。Unscented变换(Unscented Transform,UT)方法是一种确定性抽样方法,用来预测运动轨迹。首先实验给出了圆柱运动三自由度作为状态空间模型的系统表达式。其次,通过UT方法采用区间估计方法解决了这一预测问题。最后,将预测的轨迹与实验数据进行比较。通过两个参数,提出了预测物体入水轨迹精度的评价方法。这两个参数可直接应用于海上作业中空投物体的打捞和回收。此外,数值结果还表明,UT方法是一种有效的预测圆柱自由落水轨迹的方法。

相信将来UT方法可以有更高的准确性,更少的计算耗时,并应用于其他形状的入水物体的轨迹预测。在事故防治,及时止损中起更大的作用。

报告中,余小川博士对学生们的问题进行了耐心解答,同时也对部分学生的研究方向进行了指导,切实拓展了同学们的视野。