[发明专利]一种区域配电船舶电力推进智能自愈控制方法

说明书

本发明提供一种区域配电船舶电力推进智能自愈控制方法，包括：采集区域配电船舶电力推进子系统运行数据与信息；若判定发生故障，则根据所述运行数据与信息进行故障特征提取，由粒子群聚类算法划分故障类型，获得故障样本；计算每一个故障样本的特征指标；根据所述适应度函数产生种群个体最优与全局最优，按最优值更新粒子位置与速度产生新的聚类方式并计算新粒子的适应度函数；判断聚类结果是否满足要求；若不满足且未达到最大迭代次数则返回根据所述适应度函数产生种群个体最优与全局最优的步骤继续迭代，若满足则输出故障聚类结果，结束粒子群算法；根据故障诊断，制定相应自愈策略并用免疫算法进行容错控制器参数结构计算。

技术领域

本发明涉及船舶推进自愈控制的技术改进领域，特别是涉及一种区域配电船舶电力推进智能自愈控制方法。

背景技术

现代船舶朝大型化，电气化，智能化发展，船舶电力推进系统自动化程度越来越高，功能更加完善，结构也日趋复杂。大型海洋移动平台的按需移动与孤立无援特性决定其电力推进系统与电力系统对可靠性与安全性的高要求，为此需要探索构建坚强的电力系统与可靠的电力推进控制系统。

船舶电力推进自愈控制技术是传统故障诊断与容错控制技术的继承与发展，它不仅包含传统容错控制强调的故障期间对推进系统功能保护，还强调对系统故障前的预防和预警，以及故障处理后对非故障模块的功能主动恢复与故障免疫。

“自愈”概念源于医学领域，系统论中将自愈定义为系统觉察自身状态，并在无人干预情况下，进行适当调整以恢复常态的性质，具有自发性、非依赖性和作用持续性等显著特点。为使船舶区域配电电力推进系统获得自愈能力，需要在强壮的推进控制系统基础上，需要通过智能手段自主估计系统状态，检测诊断故障，分析故障原因并制定相应的自愈策略指导自愈控制执行，使系统获得自愈能力，将故障消除或降低影响，提高电力推进船舶主动力系统对故障的免疫力与可靠性。

作为自愈控制的前提，故障的检测与诊断正逐步采用智能方法进行处理，典型的有神经网络、支持向量机、群智能算法等基于数据驱动的故障诊断方法以及专家系统、故障影响分析、状态估计等基于机理模型的智能故障诊断方法。当前，对推进系统自愈控制研究主要集中于智能容错控制策略，主要通过模型参考自适应控制，模型预测控制，伪逆控制，^H_∞鲁棒控制等容错控制方法结合故障诊断结果选择合适预置容错控制策略，使系统在故障期间仍能获得良好的性能。此外，为了增强推进系统控制性能与可靠性，可在传统PI控制基础上结合智能方法形成如模糊PID、神经网络PID等先进PID控制方法使系统拥有更大的安全裕度。

基于机理模型的智能故障诊断方法原理清晰，易于理解，但故障模型难以精确建立，影响诊断结果。基于数据驱动的智能故障诊断通过故障数据采用智能方法对故障原因进行推理诊断，但其诊断精度与数据质量有关，需要大量有效故障数据进行学习训练，有效数据获取存在困难。鲁棒控制在正常条件下较保守，无法兼顾系统快速性与鲁棒性，因此鲁棒容错控制器需要牺牲正常工况下部分性能换取故障时的稳定性。伪逆控制方法具有简洁和实时性的优点，但无法保证故障状态下闭环系统稳定。此外当前的容错控制过于依赖故障诊断机构的精确性与实时性，当出现误检或漏检情况时，无法保证容错控制性能。非线性控制方法具有一定鲁棒性，但算法复杂不易实现，仍需对算法进行简化。传统PI控制方法结构简单，应用广泛，但船舶推进系统实际工况复杂，在螺旋桨等负载扰动下无法得到理想的闭环控制性能。智能方法虽能对其进行部分缺陷改进，但其闭环动态品质对PI增益变化敏感，导致控制器良好动态品质余度较小。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种区域配电船舶电力推进智能自愈控制方法，解决区域配电船舶电力推进系统中推进子系统在航行过程中的故障自愈问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种区域配电船舶电力推进智能自愈控制方法，所述方法包括：

采集区域配电船舶电力推进子系统运行数据与信息；