系泊状态下带凹式月池自主水面艇的确定性及贝叶斯Hankel-DMDc系统辨识

本研究利用带控制的Hankel动态模态分解(HDMDc)及其贝叶斯扩展(BHDMDc)方法，解决了系泊条件下小型自主水面艇(ASV)的系统辨识问题。实验在CNR-INM的拖曳水池中进行，使用了Codevintec CK-14e ASV，并施加了不规则和规则顶浪条件。所研究的ASV具有凹式月池，该结构因晃荡而诱发非线性响应，从而增加了建模难度。基于船体运动与系泊载荷的测量数据，构建了数据驱动的降阶模型。HDMDc框架提供了船体动力学的精确确定性预测，而贝叶斯公式则通过考虑超参数选择中的变异性，实现了对模型响应的不确定性感知表征。与实验数据的验证表明，HDMDc和BHDMDc均能预测船体对未见过的规则与不规则波浪激励的响应。总之，本研究表明，基于HDMDc的降阶模型是系统辨识的一种可行的数据驱动替代方案，首次展示了其在不同于训练集的海况下的泛化能力，并在复现船体动力学方面实现了高精度。