[发明专利]一种全电船区域配电智能容错控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种全电船区域配电智能容错控制系统，该控制系统与全电船的区域配电系统相配合，其特征在于，该控制系统包括：

容错控制器：用于实施智能容错控制算法的单元，该控制器基于神经网络模型及其控制方法实现，所述控制器以神经网络参考模型输出与全电船的区域配电系统的子系统被控对象输出之间的偏差为依据进行学习和修正，实施容错控制；容错控制器完成智能容错控制算法的计算，输出容错控制执行指令，对被控子系统发出控制命令，实施故障控制；

控制分配器：根据故障检测与分离作出决策，对于容错控制器的指令进行选择性分配，使得控制命令的确定由故障检测与分离的结果所决定；

执行器：执行控制分配器选择分配的容错控制指令，改变系统控制量或系统结构；

传感器与变送器：检测子系统物理量，并转换为统一标准信号，便于传输和计算机采集；

神经网络广义对象模型：用神经网络方法对子系统实际运行工作过程进行学习，用于获得实际系统除控制器之外的其余单元总和的模型；

神经网络参考模型：用神经网络方法对子系统正常运行工作过程进行离线学习，获得的除容错控制器之外的其余单元总和的模型，用于实际系统运行时起对比标准的作用；

智能故障检测与分离单元：对执行器、全电船的区域配电系统中各子系统被控制对象、以及传感器与变送器的输入/输出进行数据采集与分析，运用神经网络智能故障模式识别进行子系统的故障检测与分离；

容错控制决策单元：根据智能故障检测与分离单元给出的故障类型、级别、区域范围等信息进行决策，确定采用系统重构、降级运行、故障补偿、故障切换之一或组合的容错控制的方式。

2.根据权利要求1所述的一种全电船区域配电智能容错控制系统，其特征在于，所述智能故障检测与分离单元包括执行器FDI、控制系统FDI、传感器变换器FDI，分别对执行器、控制子系统、传感器与变送器完成故障检测与分离。

3.根据权利要求1所述的一种全电船区域配电智能容错控制系统，其特征在于，所述容错控制决策单元包括系统重构模块、降级运行模块、故障补偿模块、故障切换模块，分别完成系统重构容错控制算法的计算、降级运行容错控制算法的计算、故障补偿容错控制算法的计算、故障切换容错控制算法的计算。

4.一种全电船区域配电智能容错控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）前向通路控制

所述前向通路控制包括参考模型通路控制与智能容错控制通路控制，所述参考模型通路控制过程如下：

期望控制信号通过神经网络参考模型进行传输，输出后为被控对象的运行提供标准信息，被控对象的输出与该标准信息比较，产生的偏差传至容错控制器进行学习，改变控制算法；

所述智能容错控制通路控制过程如下：

容错控制器实施容错控制的算法计算、产生控制指令；产生的指令通过执行器进行执行，控制子系统被控对象完成各种工况；同时神经网络广义对象模型完成被控对象系统的在线广义模型辨识，其输出与控制子系统被控对象的输出进行比较，产生的偏差用于模型辨识单元的学习，使得到的控制子系统被控对象模型与对象的实际十分接近，故障时能反映对象的故障情况；

（2）反馈回路故障诊断

执行器、控制子系统被控对象以及传感器与变送器的输入输出通过检测通道输入到智能故障检测与分离单元，通过智能信息处理实施故障检测与分离；

容错控制决策单元从智能故障检测与分离单元获得故障检测与分离的结论性信息进行决策，决策后提供容错控制器的解决策略供选择；

（3）模型辨识过程

神经网络参考模型离线辨识系统在正常运行时的各种充分激励工况下的状态，完成对系统正常状态的模型辨识，以此反映智能容错控制系统理想的运行状态。神经网络参考模型与控制子系统被控对象输出进行比较产生偏差，并以该偏差修正容错控制器的学习过程；

神经网络广义对象模型实现在线辨识系统各种运行工况下的状态，完成对系统实时运行的模型辨识，反映系统的实时运行状态，模型包含了系统故障时的各种信息，通过其输出与控制子系统被控对象的输出比较产生偏差，偏差信号用于神经网络广义对象模型修正，获得的神经网络广义对象模型算法是智能容错控制器算法的重要组成。