專(zhuān)利名稱：一種全電船區(qū)域配電智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全電船電カ系統(tǒng)區(qū)域配電控制技術(shù)，具體涉及ー種用于全電船可靠控制的區(qū)域配電的智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)及相應(yīng)的控制方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)是世界航運(yùn)大國(guó)和造船大國(guó)，船舶電カ系統(tǒng)自動(dòng)化方面的關(guān)鍵技術(shù)需求量很大?，F(xiàn)代大型軍艦、工程船舶、游輪等船舶由于在船舶機(jī)動(dòng)性、節(jié)能與環(huán)保等方面的高要求，開(kāi)始采用電カ推進(jìn)作為船舶航行的動(dòng)力，改變了船舶依靠柴油機(jī)作為推進(jìn)動(dòng)カ的狀況，產(chǎn)生了船舶動(dòng)カ設(shè)備及其控制的全電氣化革命，形成了以電カ系統(tǒng)為船舶主動(dòng)カ及其能量核心的全電氣化船舶。在海洋風(fēng)/水流不確定環(huán)境下電カ推進(jìn)船舶期望定向與定速航行。在天氣惡劣時(shí) 船舶搖擺劇烈，推進(jìn)螺旋槳的水動(dòng)カ負(fù)荷變化大，作為船舶主動(dòng)カ的電カ系統(tǒng)受到巨大的不確定性負(fù)荷的沖擊，故障的概率加大。目前，海洋船舶電カ系統(tǒng)以枝狀結(jié)線形式的電カ系統(tǒng)與環(huán)狀結(jié)線形式的電カ系統(tǒng)居多，系統(tǒng)控制故障的能力比較薄弱；也有ー些船舶電カ系統(tǒng)采用區(qū)域配電的形式，其控制方法多為常規(guī)控制方法，不具有對(duì)于故障的強(qiáng)力的容錯(cuò)控制能力；因此，目前船舶電カ系統(tǒng)對(duì)于故障的控制能力比較低，大多依靠硬件設(shè)備冗余及其繼電保護(hù)處理故障，故障時(shí)電カ系統(tǒng)波動(dòng)幅度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有船舶電カ系統(tǒng)在故障控制的容錯(cuò)控制方面所存在的不足，而提供一種全電船的區(qū)域配電容錯(cuò)控制系統(tǒng)——基于區(qū)域配電系統(tǒng)實(shí)施的區(qū)域配電智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)及控制方法。本發(fā)明用于解決全電船電カ系統(tǒng)故障的控制問(wèn)題，使得系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)仍然能維持向重要設(shè)備的連續(xù)供電，電カ系統(tǒng)的安全可靠性得到大幅度提高。對(duì)于全電船的發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)、電カ推進(jìn)子系統(tǒng)、電網(wǎng)及其配電子系統(tǒng)的控制采用基于模型參考與模型辨識(shí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能多變量容錯(cuò)控制方法。通過(guò)區(qū)域配電的容錯(cuò)控制系統(tǒng)與方法，實(shí)現(xiàn)全電船電力系統(tǒng)的安全可靠控制。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種全電船區(qū)域配電智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與全電船的區(qū)域配電系統(tǒng)相配合，該控制系統(tǒng)包括容錯(cuò)控制器用于實(shí)施智能容錯(cuò)控制算法的単元，該控制器基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其控制方法實(shí)現(xiàn)，所述控制器以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型輸出與全電船的區(qū)域配電系統(tǒng)的子系統(tǒng)被控對(duì)象輸出之間的偏差為依據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和修正，實(shí)施容錯(cuò)控制；容錯(cuò)控制器完成智能容錯(cuò)控制算法的計(jì)算，輸出容錯(cuò)控制執(zhí)行指令，對(duì)被控子系統(tǒng)發(fā)出控制命令，實(shí)施故障控制；控制分配器根據(jù)故障檢測(cè)與分離作出決策，對(duì)于容錯(cuò)控制器的指令進(jìn)行選擇性分配，使得控制命令的確定由故障檢測(cè)與分離的結(jié)果所決定；執(zhí)行器執(zhí)行控制分配器選擇分配的容錯(cuò)控制指令，改變系統(tǒng)控制量或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；傳感器與變送器檢測(cè)子系統(tǒng)物理量，并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)ー標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，便于傳輸和計(jì)算機(jī)米集；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)廣義對(duì)象模型用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)子系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工作過(guò)程進(jìn)行學(xué)習(xí)，用于獲得實(shí)際系統(tǒng)除控制器之外的其余單元總和的模型；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)參考模型用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)子系統(tǒng)正常運(yùn)行工作過(guò)程進(jìn)行離線學(xué)習(xí)，獲得的除容錯(cuò)控制器之外的其余單元總和的模型，用于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)起對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)的作用；
智能故障檢測(cè)與分離單元對(duì)執(zhí)行器、全電船的區(qū)域配電系統(tǒng)中各子系統(tǒng)被控制對(duì)象、以及傳感器與變送器的輸入/輸出進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能故障模式識(shí)別進(jìn)行子系統(tǒng)的故障檢測(cè)與分離；容錯(cuò)控制決策單元根據(jù)智能故障檢測(cè)與分離單元給出的故障類(lèi)型、級(jí)別、區(qū)域范圍等信息進(jìn)行決策，確定采用系統(tǒng)重構(gòu)、降級(jí)運(yùn)行、故障補(bǔ)償、故障切換之一或組合的容錯(cuò)控制的方式。在容錯(cuò)控制系統(tǒng)方案的具體實(shí)例中，所述智能故障檢測(cè)與分離單元包括執(zhí)行器FDI、控制系統(tǒng)FDI、傳感器變換器FDI，分別對(duì)執(zhí)行器、控制子系統(tǒng)、傳感器與變送器完成故障檢測(cè)與分離。進(jìn)ー步的，所述容錯(cuò)控制決策単元包括系統(tǒng)重構(gòu)模塊、降級(jí)運(yùn)行模塊、故障補(bǔ)償模塊、故障切換模塊，分別完成系統(tǒng)重構(gòu)容錯(cuò)控制算法的計(jì)算、降級(jí)運(yùn)行容錯(cuò)控制算法的計(jì)算、故障補(bǔ)償容錯(cuò)控制算法的計(jì)算、故障切換容錯(cuò)控制算法的計(jì)算。作為本發(fā)明的第二部分，一種全電船區(qū)域配電智能容錯(cuò)控制方法，該方法包括如下步驟I、前向通路控制所述前向通路控制包括參考模型通路控制與智能容錯(cuò)控制通路控制，所述參考模型通路控制過(guò)程如下期望控制信號(hào)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)參考模型進(jìn)行傳輸，輸出后為被控對(duì)象的運(yùn)行提供標(biāo)準(zhǔn)信息，被控對(duì)象的輸出與該標(biāo)準(zhǔn)信息比較，產(chǎn)生的偏差傳至容錯(cuò)控制器進(jìn)行學(xué)習(xí)，改變控制算法；所述智能容錯(cuò)控制通路控制過(guò)程如下容錯(cuò)控制器實(shí)施容錯(cuò)控制的算法計(jì)算、產(chǎn)生控制指令；產(chǎn)生的指令通過(guò)執(zhí)行器進(jìn)行執(zhí)行，控制子系統(tǒng)被控對(duì)象完成各種エ況；同時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)廣義對(duì)象模型完成被控對(duì)象系統(tǒng)的在線廣義模型辨識(shí)，其輸出與控制子系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出進(jìn)行比較，產(chǎn)生的偏差用于模型辨識(shí)單元的學(xué)習(xí)，使得到的控制子系統(tǒng)被控對(duì)象模型與對(duì)象的實(shí)際十分接近，故障時(shí)能反映對(duì)象的故障情況；2、反饋回路故障診斷執(zhí)行器、控制子系統(tǒng)被控對(duì)象以及傳感器與變送器的輸入輸出通過(guò)檢測(cè)通道輸入到智能故障檢測(cè)與分離單元，通過(guò)智能信息處理實(shí)施故障檢測(cè)與分離；容錯(cuò)控制決策單元從智能故障檢測(cè)與分離單元獲得故障檢測(cè)與分離的結(jié)論性信息進(jìn)行決策，決策后提供容錯(cuò)控制器的解決策略供選擇；
3、模型辨識(shí)過(guò)程
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)參考模型離線辨識(shí)系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的各種充分激勵(lì)エ況下的狀態(tài)，完成對(duì)系統(tǒng)正常狀態(tài)的模型辨識(shí)，以此反映智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)理想的運(yùn)行狀態(tài)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)參考模型與控制子系統(tǒng)被控對(duì)象輸出進(jìn)行比較產(chǎn)生偏差，并以該偏差修正容錯(cuò)控制器的學(xué)習(xí)過(guò)程；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)廣義對(duì)象模型實(shí)現(xiàn)在線辨識(shí)系統(tǒng)各種運(yùn)行エ況下的狀態(tài)，完成對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的模型辨識(shí)，反映系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，模型包含了系統(tǒng)故障時(shí)的各種信息，通過(guò)其輸出與控制子系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出比較產(chǎn)生偏差，偏差信號(hào)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)廣義對(duì)象模型修正，獲得的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)廣義對(duì)象模型算法是智能容錯(cuò)控制器的算法的重要組成。本發(fā)明為適應(yīng)全電船電カ系統(tǒng)安全可靠控制要求，將系統(tǒng)分解為全電船的柴油發(fā)電機(jī)組、電カ推進(jìn)電機(jī)及其系統(tǒng)、電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)三種類(lèi)型的子系統(tǒng)。柴油發(fā)電機(jī)組、電力推進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能容錯(cuò)控制方法實(shí)施控制，提高可靠性；在此基礎(chǔ)上，全電船電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)實(shí)施結(jié)合綜合協(xié)調(diào)與保護(hù)的電網(wǎng)智能容錯(cuò)控制。本發(fā)明提供的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制方法充分考慮船舶海洋獨(dú)立環(huán)境的安全航行的要求，便于控制全電船的柴油發(fā)電機(jī)組、電カ推進(jìn)電機(jī)及其系統(tǒng)、電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器和電氣設(shè)備發(fā)生的故障，使全電船電力系統(tǒng)的安全可靠性得到提高，全電船電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)仍然能維持安全運(yùn)行，具有對(duì)于故障的容錯(cuò)控制力。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明。圖I為本發(fā)明的全電船電カ系統(tǒng)區(qū)域配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)ー步闡述本發(fā)明。全電船運(yùn)用電カ推進(jìn)、將船舶電カ系統(tǒng)作為了船舶主動(dòng)カ系統(tǒng)，對(duì)電カ系統(tǒng)提出了保持高供電安全與可靠性的要求。電カ系統(tǒng)作為全電船能量供給的核心系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行十分關(guān)鍵；自動(dòng)化系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)運(yùn)行不可避免地會(huì)出現(xiàn)故障，因此，全電船電カ系統(tǒng)對(duì)于故障的控制十分重要。采用電力系統(tǒng)的區(qū)域配電方法，可以將復(fù)雜的電カ系統(tǒng)分解為一些功能子系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，可以根據(jù)區(qū)域的不同及時(shí)隔離故障，是ー種有效提高全電船可靠性的方法。因此，在提高船舶連續(xù)供電的質(zhì)量上，對(duì)全電船電カ系統(tǒng)的自動(dòng)控制運(yùn)用容錯(cuò)控制的方法主動(dòng)控制故障，提高安全可靠性具有重要的意義。由此，本發(fā)明將全電船電力系統(tǒng)各個(gè)部分按功能分解為全電船電カ系統(tǒng)分為發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)、電カ推進(jìn)子系統(tǒng)、電網(wǎng)及其配電子系統(tǒng)三種類(lèi)型的功能子系統(tǒng)，然后根據(jù)船舶安全與故障控制要求分區(qū)域配置整個(gè)船舶電カ系統(tǒng)。圖I的發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)11、12、21、22，為整個(gè)全電船電カ系統(tǒng)提供電力，每個(gè)發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)中有兩臺(tái)或以上柴油發(fā)電機(jī)組7、8、9、10、17、18、19、20，相互冗余與補(bǔ)充，增強(qiáng)對(duì)于故障的容錯(cuò)能力，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的控制按圖2的智能容錯(cuò)控制結(jié)構(gòu)與方法進(jìn)行。圖I的電カ推進(jìn)子系統(tǒng)3、5、23提供船舶航行的動(dòng)力，每個(gè)電力推進(jìn)子系統(tǒng)有一臺(tái)推進(jìn)電機(jī)2、6、24及其螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)1、4、25。該類(lèi)子系統(tǒng)的控制同樣按圖2的智能容錯(cuò)控制方法進(jìn)行；大型船舶配置兩個(gè)船艉電カ推進(jìn)子系統(tǒng)(圖I的3，5)和ー個(gè)船艏電カ推進(jìn)子系統(tǒng)(圖I的23)。其余是通用電氣負(fù)荷子系統(tǒng)(例如，13、14、15、16)，劃分為若干個(gè)船舶負(fù)荷可隔離用電區(qū)域，具體數(shù)量與區(qū)域的建立根據(jù)船舶用電負(fù)荷、電氣設(shè)備的重要性安全性需要進(jìn)行劃分配置；例如，船舶航海電氣電子設(shè)備系統(tǒng)區(qū)、機(jī)艙服務(wù)電氣系統(tǒng)區(qū)、甲板電氣系統(tǒng)區(qū)、船員生活區(qū)、各種旅客服務(wù)區(qū)等，都可以建立獨(dú)立或幾個(gè)區(qū)聯(lián)合的電氣負(fù)荷區(qū)域。電網(wǎng)及其配電子系統(tǒng)是全部配電設(shè)備和電網(wǎng)及其保護(hù)裝置的總和，包括發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)的配電、電カ推進(jìn)子系統(tǒng)的配電和電網(wǎng)及其保護(hù)裝置；其控制設(shè)備分布于發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)(圖I的11、12、21、22)、電カ推進(jìn)子系統(tǒng)(圖I的3、5、23)、通用電カ負(fù)荷子系統(tǒng)(圖I的13、14、15、16)功能模塊之中。 在本發(fā)明中全電船電カ系統(tǒng)的電網(wǎng)靈活組合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)符合船舶航行動(dòng)カ的需要，結(jié)合圖I其容錯(cuò)控制運(yùn)行過(guò)程如下(I)任意發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)11、12、21、22可以通過(guò)供電線路對(duì)任意電カ推進(jìn)子系統(tǒng)3、5、23與通用電カ負(fù)荷子系統(tǒng)13、14、15、16實(shí)施供電。例如，圖I的發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)11可以分別通過(guò)供電線路30對(duì)電カ推進(jìn)子系統(tǒng)3、通過(guò)32與31對(duì)電カ推進(jìn)子系統(tǒng)5、通過(guò)27與38對(duì)電カ推進(jìn)子系統(tǒng)23進(jìn)行供電。(2)對(duì)于電カ推進(jìn)子系統(tǒng)3、5、23的供電，一般情況下需要兩個(gè)及以上發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)的并網(wǎng)進(jìn)行供電，應(yīng)急情況下允許單ー發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)對(duì)電力推進(jìn)子系統(tǒng)供電。例如，圖I的3可以由11通過(guò)供電線路30和21通過(guò)供電線路26并網(wǎng)進(jìn)行供電；也可以再增加12,22進(jìn)行并網(wǎng)，參與供電；應(yīng)急情況允許11通過(guò)30或21通過(guò)26等單發(fā)電機(jī)系統(tǒng)對(duì)3進(jìn)行供電。(3)通用電カ負(fù)荷子系統(tǒng)則允許任意單ー發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)進(jìn)行供電，ー個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)的并網(wǎng)可以對(duì)ー個(gè)或多個(gè)通用電カ負(fù)荷子系統(tǒng)進(jìn)行供電。例如，単一發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)供電模式11通過(guò)33對(duì)13進(jìn)行供電，11通過(guò)33和40對(duì)14進(jìn)行供電、再通過(guò)41對(duì)15進(jìn)行供電、再通過(guò)42對(duì)16進(jìn)行供電；多發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)并網(wǎng)供電模式21通過(guò)27與11進(jìn)行組合，12通過(guò)32與11進(jìn)行組合，形成2個(gè)或3個(gè)發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)并網(wǎng)供電模式，實(shí)施供電。因此，本系統(tǒng)的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適合不同發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)對(duì)于不同用電負(fù)荷子系統(tǒng)的供電組合，當(dāng)任意一個(gè)發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，其它發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)可以替代故障發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)實(shí)施供電；當(dāng)任意一個(gè)用電負(fù)荷系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以隔離該用電負(fù)荷系統(tǒng)，不影響其它用電負(fù)荷的供電；船艉的電カ推進(jìn)子系統(tǒng)相互之間有互為備用的功能。因此，該系統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形成了系統(tǒng)供電與受電的靈活組合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式，來(lái)滿足船舶航行時(shí)對(duì)于動(dòng)カ配置的要求。整個(gè)全電船電カ系統(tǒng)通過(guò)子系統(tǒng)分布與子系統(tǒng)功能的模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，具有對(duì)于故障的容錯(cuò)功能?；谏鲜龅娜姶膮^(qū)域配電系統(tǒng)，本發(fā)明提供了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考與模型辨識(shí)的智能容錯(cuò)控制方法對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)實(shí)施容錯(cuò)控制。、
對(duì)于全電船的柴油發(fā)電機(jī)組、電カ推進(jìn)電機(jī)及其系統(tǒng)、電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)三種類(lèi)型的子系統(tǒng)，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能容錯(cuò)控制分別實(shí)施控制，形成了以船舶柴油發(fā)電機(jī)組模塊為對(duì)象的智能容錯(cuò)控制子系統(tǒng)、以船舶電カ推進(jìn)電機(jī)及其螺旋槳構(gòu)成的系統(tǒng)模塊為對(duì)象的智能容錯(cuò)控制子系統(tǒng)、以船舶電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)模塊為對(duì)象的智能容錯(cuò)控制子系統(tǒng)，它們的基本控制方式與程序相類(lèi)同。通過(guò)相應(yīng)的智能容錯(cuò)控制子系統(tǒng)使子系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)得到控制，系統(tǒng)仍然能維持連續(xù)運(yùn)行，使船舶電カ系統(tǒng)保持連續(xù)供電。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考與模型辨識(shí)的智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。該控制系統(tǒng)包括容錯(cuò)控制器2、控制分配器3、執(zhí)行器4、傳感器與變送器6、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)廣義對(duì)象模型13、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)參考模型7、智能故障檢測(cè)與分離單元22、容錯(cuò)控制決策單元21。
其中，容錯(cuò)控制器用于實(shí)施智能容錯(cuò)控制算法的単元，該控制器基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其控制方法實(shí)現(xiàn)，所述控制器以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型輸出與全電船的區(qū)域配電系統(tǒng)的子系統(tǒng)被控對(duì)象輸出之間的偏差為依據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和修正，實(shí)施容錯(cuò)控制；容錯(cuò)控制器完成智能容錯(cuò)控制算法的計(jì)算，輸出容錯(cuò)控制執(zhí)行指令，對(duì)被控子系統(tǒng)發(fā)出控制命令，實(shí)施故障控制；控制分配器根據(jù)故障檢測(cè)與分離作出決策，對(duì)于容錯(cuò)控制器的指令進(jìn)行選擇性分配，使得控制命令的確定由故障檢測(cè)與分離的結(jié)果所決定；執(zhí)行器執(zhí)行控制分配器選擇分配的容錯(cuò)控制指令，改變系統(tǒng)控制量或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；傳感器與變送器檢測(cè)子系統(tǒng)物理量，并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)ー標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，便于傳輸和計(jì)算機(jī)米集；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)廣義對(duì)象模型用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)子系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工作過(guò)程進(jìn)行學(xué)習(xí)，用于獲得實(shí)際系統(tǒng)除控制器之外的其余單元總和的模型；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)參考模型用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)子系統(tǒng)正常運(yùn)行工作過(guò)程進(jìn)行離線學(xué)習(xí)，獲得的除容錯(cuò)控制器之外的其余單元總和的模型，用于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)起對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)的作用；智能故障檢測(cè)與分離單元對(duì)執(zhí)行器、全電船的區(qū)域配電系統(tǒng)中各子系統(tǒng)被控制對(duì)象、以及傳感器與變送器的輸入/輸出進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能故障模式識(shí)別進(jìn)行子系統(tǒng)的故障檢測(cè)與分離；智能故障檢測(cè)與分離單元包括執(zhí)行器FDI (23)、控制系統(tǒng)FDI (24)、傳感器變換器FDI (25)，其中FDI為故障檢測(cè)與分離，這三個(gè)單元分別對(duì)執(zhí)行器4、控制系統(tǒng)、傳感器與變送器6完成故障檢測(cè)與分離。在本發(fā)明中，F(xiàn)DI智能故障檢測(cè)與分離運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別的方法進(jìn)行，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)首先對(duì)大量的故障案例進(jìn)行學(xué)習(xí)，獲得故障與征兆之間的映射關(guān)系，為故障辨識(shí)打下基礎(chǔ)；然后將學(xué)習(xí)好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于在線故障檢測(cè)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算，識(shí)別出故障的特征，確定故障源。容錯(cuò)控制決策單元根據(jù)智能故障檢測(cè)與分離單元給出的故障類(lèi)型、級(jí)別、區(qū)域范圍等信息進(jìn)行決策，確定用系統(tǒng)重構(gòu)、降級(jí)運(yùn)行、故障補(bǔ)償、故障切換的容錯(cuò)控制方式。
容錯(cuò)控制決策單元包括系統(tǒng)重構(gòu)模塊、降級(jí)運(yùn)行模塊、故障補(bǔ)償模塊、故障切換模塊，分別完成系統(tǒng)重構(gòu)容錯(cuò)控制算法的計(jì)算、降級(jí)運(yùn)行容錯(cuò)控制算法的計(jì)算、故障補(bǔ)償容錯(cuò)控制算法的計(jì)算、故障切換容錯(cuò)控制算法的計(jì)算?？傮w上，圖I中的各個(gè)被控對(duì)象都采用圖2的控制形式實(shí)施智能容錯(cuò)控制。結(jié)合圖2與圖1，說(shuō)明相互之間的關(guān)系如下。圖2中的5是控制的被控對(duì)象，作為發(fā)電機(jī)組控制子系統(tǒng)，圖2的5可以是圖I中的7、8、9、10、17、18、19、20之一，即7、8、9、10、17、18、19、20的控制是采用圖2結(jié)構(gòu)進(jìn)行容錯(cuò)控制。作為推進(jìn)電機(jī)控制子系統(tǒng)，圖2的5可以是圖I中的2、6、24之一，即2、6、24的控制是采用圖2結(jié)構(gòu)進(jìn)行容錯(cuò)控制。作為電網(wǎng)控制子系統(tǒng)，圖2的5是26至45 的供電網(wǎng)組合，即26至45組成的供電網(wǎng)是采用圖2結(jié)構(gòu)進(jìn)行容錯(cuò)控制。對(duì)于不同的控制子系統(tǒng)，都是采用圖2的控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行容錯(cuò)控制，但結(jié)構(gòu)中各単元的內(nèi)容根據(jù)不同的控制對(duì)象是不同的。圖2中的W是控制的期望向量，主要由電カ系統(tǒng)的電氣參數(shù)期望量組合而成；被控子系統(tǒng)處于控制回路的5的位置，通過(guò)6檢測(cè)其輸出信號(hào)。圖2中的2、3、7、13、21、22組成智能容錯(cuò)控制框架；2、3作為主要控制器，7提供控制方案的整個(gè)控制系統(tǒng)比較的標(biāo)準(zhǔn)，12在線辨識(shí)對(duì)象的狀態(tài)；22對(duì)4、5、6的輸入/輸出進(jìn)行采集與分析，實(shí)施神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能故障檢測(cè)與分離；21對(duì)故障檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行判斷，提供容錯(cuò)控制策略，通過(guò)18提供給3進(jìn)行選擇，由2進(jìn)行智能容錯(cuò)控制的方案實(shí)施。不同的被控子系統(tǒng)，圖2中的2、3、5、7、13、21、22的內(nèi)容是不同的，例如，對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)控制子系統(tǒng)，這些單元都是發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)中的相應(yīng)單元，5是柴油發(fā)電機(jī)，7是離線辨識(shí)得到的柴油發(fā)電機(jī)控制子系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型，13是實(shí)時(shí)在線辨識(shí)的發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的模型。本發(fā)明針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)故障發(fā)生具有隨機(jī)不確定性，系統(tǒng)的執(zhí)行器、傳感器與變送器、控制器、被控對(duì)象等電氣設(shè)備都有可能發(fā)生故障。本發(fā)明提供的智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)包含神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)參考模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義對(duì)象模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)控制器及其控制分配器五個(gè)單元；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)決策包括系統(tǒng)在線重構(gòu)、降級(jí)運(yùn)行、故障補(bǔ)償和故障切換等決策方式，通過(guò)控制分配器選擇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)控制器的神經(jīng)元算法、學(xué)習(xí)規(guī)則、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行控制律智能重構(gòu)，實(shí)施容錯(cuò)控制。智能容錯(cuò)控制的控制目標(biāo)是使被控對(duì)象及其各個(gè)設(shè)備単元在出現(xiàn)某種故障時(shí)，系統(tǒng)仍然具有與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型接近的穩(wěn)定工作特性。智能容錯(cuò)控制的控制過(guò)程按照首先進(jìn)行故障檢測(cè)、診斷與分離，然后實(shí)施容錯(cuò)控制的程序進(jìn)行。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型通過(guò)預(yù)先離線辨識(shí)被控對(duì)象而得到；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)在線學(xué)習(xí)得到廣義對(duì)象模型，模型信息包括系統(tǒng)中除控制器與參考模型以外的全部余下設(shè)備部分，用于識(shí)別廣義對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)與故障情況，產(chǎn)生被控對(duì)象故障診斷的基礎(chǔ)信息，提供給故障處理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)故障檢測(cè)、診斷與分離。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速故障檢測(cè)、診斷與分離包含故障特征值提取、故障檢測(cè)、故障分類(lèi)與識(shí)別、故障診斷、故障智能分離五個(gè)過(guò)程。故障智能檢測(cè)與分離可以對(duì)執(zhí)行器、傳感器與變送器、控制系統(tǒng)分別進(jìn)行故障診斷與分離處理，也可以對(duì)各子系統(tǒng)總體進(jìn)行故障診斷與分離處理。對(duì)于全電船柴油發(fā)電機(jī)組的控制主要完成發(fā)電機(jī)組及其傳感器、執(zhí)行器、控制器故障的容錯(cuò)控制；對(duì)于全電船電力推進(jìn)電機(jī)及其系統(tǒng)控制主要完成推進(jìn)電機(jī)及其傳感器、執(zhí)行器、控制器故障的容錯(cuò)控制；對(duì)于全電船電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)控制主要完成區(qū)域電網(wǎng)與配電設(shè)備故障的容錯(cuò)控制，全電船電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)控制同時(shí)進(jìn)行全電船電力系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)與保護(hù)控制?；谏鲜鲋悄苋蒎e(cuò)控制系統(tǒng)，本發(fā)明還提供相應(yīng)的智能容錯(cuò)控制方法，該控制方法是適合全電船的柴油發(fā)電機(jī)組、電カ推進(jìn)電機(jī)及其系統(tǒng)、電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)三種子系統(tǒng)的基本控制方法，用以對(duì)各種子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能容錯(cuò)控制。全電船電カ系統(tǒng)中，柴油發(fā)電機(jī)組作為供電端，電カ推進(jìn)電機(jī)及其系統(tǒng)作為負(fù)載端，電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)將它們連接起來(lái)，因此全電船電力系統(tǒng)的容錯(cuò)控制是在三類(lèi)子系統(tǒng)的容錯(cuò)控制基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)各子系統(tǒng)具備了容錯(cuò)控制的功能后，全電船電力系統(tǒng)的容錯(cuò)控制功能就可以得到保證。結(jié)合附圖2，容錯(cuò)控制方案通過(guò)前向通路控制、反饋回路故障診斷和模型辨識(shí)三個(gè)控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)。前向通路控制、反饋回路故障診斷和模型辨識(shí)三個(gè)控制過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于圖2的“2、4、5、6単元的數(shù)據(jù)采集一22的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)與分離一21的容錯(cuò)決策一3的控制分配選擇一2的實(shí)施智能容錯(cuò)控制一4的指令執(zhí)行一作用于5被控對(duì)象”的閉環(huán)控制工作過(guò)程。容錯(cuò)控制作用的實(shí)施過(guò)程說(shuō)明如下?！.前向通路控制過(guò)程前向通路是系統(tǒng)的主要控制通道，分為參考模型通路與智能容錯(cuò)控制通路兩個(gè)通道。(I)參考模型通路期望控制信號(hào)通過(guò)圖2的7進(jìn)行傳輸，輸出后為被控對(duì)象的運(yùn)行提供標(biāo)準(zhǔn)信息，被控對(duì)象5的輸出與這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，產(chǎn)生的偏差通過(guò)8用于智能控制器2的學(xué)習(xí)，改變控制算法；是體現(xiàn)控制方法的學(xué)習(xí)功能的単元，通過(guò)學(xué)習(xí)，使控制算法適應(yīng)不同被控對(duì)象。(2)智能容錯(cuò)控制通路圖2的2、4、5是系統(tǒng)的主要設(shè)備，其信號(hào)的按箭頭的流程組成了智能容錯(cuò)控制通路。圖2的2是容錯(cuò)控制器，實(shí)施容錯(cuò)控制的算法計(jì)算、指令產(chǎn)生；產(chǎn)生的指令通過(guò)4進(jìn)行執(zhí)行，控制5完成各種エ況。值得提出的是2、4、5在運(yùn)行過(guò)程中都有可能發(fā)生故障，使系統(tǒng)的安全可靠性下降。12完成被控對(duì)象系統(tǒng)的廣義模型辨識(shí)，其輸出與5的輸出進(jìn)行比較，產(chǎn)生的偏差用于模型辨識(shí)單元的學(xué)習(xí)，使12得到的模型與對(duì)象的實(shí)際十分接近，故障時(shí)反映對(duì)象的故障情況；是體現(xiàn)控制方法的學(xué)習(xí)功能的又ー個(gè)單元，通過(guò)學(xué)習(xí)，使控制算法適應(yīng)不同被控對(duì)象。12的辨識(shí)結(jié)果直接影響2的算法形成，是控制算法組成的關(guān)鍵單元。2.反饋回路故障診斷過(guò)程反饋回路完成信息的數(shù)據(jù)采集與故障檢測(cè)與分離。圖2的6是傳感器與變送器單元，檢測(cè)被控對(duì)象5的電氣參數(shù)，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入到控制單元，完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。6在運(yùn)行過(guò)程中有可能發(fā)生故障，使系統(tǒng)的安全可靠性下降。22是智能故障檢測(cè)與分離單元，4、5、6的輸入輸出通過(guò)14、15、16、19、20的檢測(cè)通道輸入到22，通過(guò)智能信息處理實(shí)施故障檢測(cè)與分離。21是容錯(cuò)控制決策單元，從22獲得故障檢測(cè)與分離的結(jié)論性信息，由21進(jìn)行分級(jí)決策，決策后提供容錯(cuò)控制的解決策略供選擇。22的23、24、25分別對(duì)映進(jìn)行執(zhí)行單元、控制系統(tǒng)、傳感器単元的故障檢測(cè)與分離的信息處理，23、24、25的算法對(duì)映于不同的單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，內(nèi)容是不同的。智能容錯(cuò)控制方法的基本控制過(guò)程對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)子系統(tǒng)、電カ推進(jìn)控制子系統(tǒng)的基本原理有共同點(diǎn)；控制的智能體現(xiàn)在控制方法具有多個(gè)單元的學(xué)習(xí)功能。對(duì)于通用電力負(fù)荷子系統(tǒng)的智能容錯(cuò)控制，對(duì)象會(huì)涉及船舶電カ供電網(wǎng)及其配電，負(fù)荷的控制會(huì)涉及繼電保護(hù)控制內(nèi)容，容錯(cuò)控制的內(nèi)容將包括這些內(nèi)容。智能容錯(cuò)控制主要針對(duì)圖2的2、4、5、6單元的故障實(shí)施智能容錯(cuò)控制。3.模型辨識(shí)過(guò)程系統(tǒng)模型的辨識(shí)主要由圖2的7、13単元完成，7是系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)參考模型，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)離線對(duì)控制子系統(tǒng)整體進(jìn)行辨識(shí)與學(xué)習(xí)產(chǎn)生的模型。主要辨識(shí)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的各種充分激勵(lì)エ況下的狀態(tài)，完成對(duì)系統(tǒng)正常狀態(tài)的模型辨識(shí)，反映了智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)理想的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)際控制時(shí)7的作用是提供系統(tǒng)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，使系統(tǒng)的輸出接近該標(biāo)準(zhǔn)模型的輸出與被控對(duì)象輸出的偏差通過(guò)8修改容錯(cuò)控制器的學(xué)習(xí)過(guò)程。13是系統(tǒng)廣義對(duì)象模型辨識(shí)單元，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線對(duì)控制子系統(tǒng)進(jìn)行辨識(shí)與學(xué)習(xí)產(chǎn)生的模型，13通過(guò)其輸出與5的輸出比較產(chǎn)生偏差，偏差信號(hào)通過(guò)12修改模型算法。13的作用主要是在線辨識(shí)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)各種運(yùn)行エ況下的狀態(tài)，完成對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的模型辨識(shí)，反映了系 統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，包含了系統(tǒng)故障時(shí)的各種信息；用與被控對(duì)象輸出的偏差來(lái)校正13的算法，使獲得的模型與實(shí)際接近，13獲得的算法用于智能容錯(cuò)控制器2的算法形成。系統(tǒng)模型辨識(shí)是智能容錯(cuò)控制方案控制算法形成的關(guān)鍵部分，直接影響系統(tǒng)控制的質(zhì)量。本方法中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型通過(guò)預(yù)先離線辨識(shí)被控對(duì)象而得到；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)在線學(xué)習(xí)得到廣義對(duì)象模型，模型信息包括系統(tǒng)中除控制器與參考模型以外的全部余下設(shè)備部分，用于識(shí)別廣義對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)與故障情況，產(chǎn)生被控對(duì)象故障診斷的基礎(chǔ)信息，提供給故障處理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)故障檢測(cè)、診斷與分離。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速故障檢測(cè)、診斷與分離包含故障特征值提取、故障檢測(cè)、故障分類(lèi)與識(shí)別、故障診斷、故障智能分離五個(gè)過(guò)程。故障智能檢測(cè)與分離可以對(duì)執(zhí)行器、傳感器與變送器、控制系統(tǒng)分別進(jìn)行故障診斷與分離處理，也可以對(duì)各子系統(tǒng)總體進(jìn)行故障診斷與分離處理。對(duì)于全電船柴油發(fā)電機(jī)組的控制主要完成發(fā)電機(jī)組及其傳感器、執(zhí)行器、控制器故障的容錯(cuò)控制；對(duì)于全電船電力推進(jìn)電機(jī)及其系統(tǒng)控制主要完成推進(jìn)電機(jī)及其傳感器、執(zhí)行器、控制器故障的容錯(cuò)控制；對(duì)于全電船電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)控制主要完成區(qū)域電網(wǎng)與配電設(shè)備故障的容錯(cuò)控制，全電船電網(wǎng)及其配電系統(tǒng)控制同時(shí)進(jìn)行全電船電力系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)與保護(hù)控制。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種全電船區(qū)域配電智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與全電船的區(qū)域配電系統(tǒng)相配合，其特征在于，該控制系統(tǒng)包括 容錯(cuò)控制器用于實(shí)施智能容錯(cuò)控制算法的單元，該控制器基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其控制方法實(shí)現(xiàn)，所述控制器以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型輸出與全電船的區(qū)域配電系統(tǒng)的子系統(tǒng)被控對(duì)象輸出之間的偏差為依據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和修正，實(shí)施容錯(cuò)控制；容錯(cuò)控制器完成智能容錯(cuò)控制算法的計(jì)算，輸出容錯(cuò)控制執(zhí)行指令，對(duì)被控子系統(tǒng)發(fā)出控制命令，實(shí)施故障控制； 控制分配器根據(jù)故障檢測(cè)與分離作出決策，對(duì)于容錯(cuò)控制器的指令進(jìn)行選擇性分配，使得控制命令的確定由故障檢測(cè)與分離的結(jié)果所決定； 執(zhí)行器執(zhí)行控制分配器選擇分配的容錯(cuò)控制指令，改變系統(tǒng)控制量或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)； 傳感器與變送器檢測(cè)子系統(tǒng)物理量，并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，便于傳輸和計(jì)算機(jī)采集; 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義對(duì)象模型用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)子系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工作過(guò)程進(jìn)行學(xué)習(xí)，用于獲得實(shí)際系統(tǒng)除控制器之外的其余單元總和的模型； 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)子系統(tǒng)正常運(yùn)行工作過(guò)程進(jìn)行離線學(xué)習(xí)，獲得的除容錯(cuò)控制器之外的其余單元總和的模型，用于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)起對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)的作用；智能故障檢測(cè)與分離單元對(duì)執(zhí)行器、全電船的區(qū)域配電系統(tǒng)中各子系統(tǒng)被控制對(duì)象、以及傳感器與變送器的輸入/輸出進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能故障模式識(shí)別進(jìn)行子系統(tǒng)的故障檢測(cè)與分離； 容錯(cuò)控制決策單元根據(jù)智能故障檢測(cè)與分離單元給出的故障類(lèi)型、級(jí)別、區(qū)域范圍等信息進(jìn)行決策，確定采用系統(tǒng)重構(gòu)、降級(jí)運(yùn)行、故障補(bǔ)償、故障切換之一或組合的容錯(cuò)控制的方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全電船區(qū)域配電智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能故障檢測(cè)與分離單元包括執(zhí)行器FDI、控制系統(tǒng)FDI、傳感器變換器FDI，分別對(duì)執(zhí)行器、控制子系統(tǒng)、傳感器與變送器完成故障檢測(cè)與分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全電船區(qū)域配電智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述容錯(cuò)控制決策單元包括系統(tǒng)重構(gòu)模塊、降級(jí)運(yùn)行模塊、故障補(bǔ)償模塊、故障切換模塊，分別完成系統(tǒng)重構(gòu)容錯(cuò)控制算法的計(jì)算、降級(jí)運(yùn)行容錯(cuò)控制算法的計(jì)算、故障補(bǔ)償容錯(cuò)控制算法的計(jì)算、故障切換容錯(cuò)控制算法的計(jì)算。
4.一種全電船區(qū)域配電智能容錯(cuò)控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (I)前向通路控制 所述前向通路控制包括參考模型通路控制與智能容錯(cuò)控制通路控制，所述參考模型通路控制過(guò)程如下 期望控制信號(hào)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型進(jìn)行傳輸，輸出后為被控對(duì)象的運(yùn)行提供標(biāo)準(zhǔn)信息，被控對(duì)象的輸出與該標(biāo)準(zhǔn)信息比較，產(chǎn)生的偏差傳至容錯(cuò)控制器進(jìn)行學(xué)習(xí)，改變控制算法; 所述智能容錯(cuò)控制通路控制過(guò)程如下 容錯(cuò)控制器實(shí)施容錯(cuò)控制的算法計(jì)算、產(chǎn)生控制指令；產(chǎn)生的指令通過(guò)執(zhí)行器進(jìn)行執(zhí)行，控制子系統(tǒng)被控對(duì)象完成各種工況；同時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義對(duì)象模型完成被控對(duì)象系統(tǒng)的在線廣義模型辨識(shí)，其輸出與控制子系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出進(jìn)行比較，產(chǎn)生的偏差用于模型辨識(shí)單元的學(xué)習(xí)，使得到的控制子系統(tǒng)被控對(duì)象模型與對(duì)象的實(shí)際十分接近，故障時(shí)能反映對(duì)象的故障情況； (2)反饋回路故障診斷 執(zhí)行器、控 制子系統(tǒng)被控對(duì)象以及傳感器與變送器的輸入輸出通過(guò)檢測(cè)通道輸入到智能故障檢測(cè)與分離單元，通過(guò)智能信息處理實(shí)施故障檢測(cè)與分離； 容錯(cuò)控制決策單元從智能故障檢測(cè)與分離單元獲得故障檢測(cè)與分離的結(jié)論性信息進(jìn)行決策，決策后提供容錯(cuò)控制器的解決策略供選擇； (3)模型辨識(shí)過(guò)程 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型離線辨識(shí)系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的各種充分激勵(lì)工況下的狀態(tài)，完成對(duì)系統(tǒng)正常狀態(tài)的模型辨識(shí)，以此反映智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)理想的運(yùn)行狀態(tài)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考模型與控制子系統(tǒng)被控對(duì)象輸出進(jìn)行比較產(chǎn)生偏差，并以該偏差修正容錯(cuò)控制器的學(xué)習(xí)過(guò)程; 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義對(duì)象模型實(shí)現(xiàn)在線辨識(shí)系統(tǒng)各種運(yùn)行工況下的狀態(tài)，完成對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的模型辨識(shí)，反映系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，模型包含了系統(tǒng)故障時(shí)的各種信息，通過(guò)其輸出與控制子系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出比較產(chǎn)生偏差，偏差信號(hào)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義對(duì)象模型修正，獲得的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義對(duì)象模型算法是智能容錯(cuò)控制器算法的重要組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種全電船區(qū)域配電智能容錯(cuò)控制系統(tǒng)及控制方法，配電系統(tǒng)將全電船電力系統(tǒng)分為發(fā)電機(jī)組控制子系統(tǒng)、電力推進(jìn)控制子系統(tǒng)、電網(wǎng)及其配電控制子系統(tǒng)，各控制子系統(tǒng)控制方式采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考與模型辨識(shí)的智能容錯(cuò)控制的方法進(jìn)行控制，控制方法具有學(xué)習(xí)功能，提高了各子系統(tǒng)對(duì)于故障的控制能力，從而提高全電船電力系統(tǒng)的故障控制能力。設(shè)計(jì)的船舶電力控制系統(tǒng)供電子系統(tǒng)與用電子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)滿足船舶航行需要的動(dòng)力配置的靈活組合，可以實(shí)施故障隔離和容錯(cuò)控制。本發(fā)明的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其容錯(cuò)控制方法能適應(yīng)電力推進(jìn)船舶電力系統(tǒng)對(duì)于故障控制的安全可靠的要求。
文檔編號(hào)G05B13/04GK102681442SQ20121017023
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者包艷, 周左晗, 張會(huì)焱, 施偉鋒, 楊鳴, 燕存良 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)