一种船舶电力推进系统智能化集成仿真方法技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶电力推进系统智能化集成仿真方法，根据仿真输入建立推进变压器的经典数学模型，基于数学模型建立非线性模型，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，通过模型优化模块将控制量输出和非线性模型形成一个闭环，实现推进变压器仿真结果输出，依次建立推进变频器及推进电动机的智能仿真模型，将各个仿真结果结合在一起即得到船舶电力推进系统仿真结果；本发明专利技术仿真方法结合了船舶电力推进系统集成仿真技术和人工智能技术，除传统的数学模型外，还包括了非线性仿真模型、仿真评估、模型优化等智能模块，进一步提高了仿真系统的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶电力推进系统智能化集成仿真方法
本专利技术属于船舶电力推进系统仿真领域，具体涉及一种船舶电力推进系统智能化集成仿真方法。
技术介绍
船舶电力推进系统仿真可有效提高操作人员的操作水平和管理人员的管理能力，节省培训费用；同时，还可供有关科研人员进行相关仿真实验，为船舶设计提供参考依据；船舶电力推进系统仿真还能模拟各种不同船型、不同推进方式、不同航行区域的动态操作管理，进行破坏性试验等，节省大量的培训和试验经费。现行仿真普遍采用严格数学逻辑表达来描述仿真模型，其表达能力有限，加上各种非线性、复杂性和不确定性，很难精确逼近原有的系统，而人的知识和经验往往能够较好地克服这类问题，由此产生了智能仿真技术。目前，已公开的专利、科技论文、毕业论文中较少涉及船舶电力推进系统的智能化集成仿真方法。
技术实现思路
本普通专利技术的目的在于根据现有技术的上述不足，提出一种船舶电力推进系统智能化集成仿真方法，用于指导船舶电力推进系统的设计。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船舶电力推进系统智能化集成仿真方法，包括如下步骤步骤一，推进变压器智能仿真模型的建立：根据仿真输入，按推进变压器运行原理建立经典数学模型，考虑推进变压器非线性特性后基于数学模型建立非线性模型，可用人工智能技术实现，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，为模型优化提供依据，模型优化的输入是仿真结果和仿真评估的结果，模型优化模块将对模型参数调整的控制量输出至数学模型和非线性模型形成一个闭环，类似于控制系统的闭环控制，可实现精确的推进变压器仿真结果输出；步骤二，推进变频器智能仿真模型的建立：根据仿真输入，按推进变频器运行原理建立经典数学模型，考虑推进变频器非线性特性后基于数学模型建立非线性模型，可用人工智能技术实现，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，为模型优化提供依据，模型优化的输入是仿真结果和仿真评估的结果，模型优化模块将对模型参数调整的控制量输出至数学模型和非线性模型形成一个闭环，类似于控制系统的闭环控制，可实现精确的推进变频器仿真结果输出；步骤三，推进电动机智能仿真模型的建立：根据仿真输入，按推进电动机运行原理建立经典数学模型，考虑推进电动机非线性特性后基于数学模型建立非线性模型，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，通过模型优化模块将对模型参数调整的控制量输出至数学模型和非线性模型形成一个闭环，实现精确的实现精确的推进电动机仿真结果输出；步骤四，将推进变压器智能仿真模型、推进变频器智能仿真模型和推进电动机智能仿真模型的仿真结果结合在一起，即得到船舶电力推进系统仿真结果。进一步，所述的步骤一中采用人工神经网络建立非线性模型来模拟推进变压器磁路饱和时的非线性特性。更进一步，所述的仿真评估模块基于模糊综合评判进行仿真评估，选取因素集U＝{g1,g2,g3,g4}＝{绕组温度，温度变化值，输出电流，输出电压}，选取评判集V＝{v1,v2,v3,v4,v5}＝{优，良，中，差，劣}，根据推进变压器基本原理建立因素集U和评价集V之间的模糊关系矩阵R，以此初始化神经网络，用实际运行数据训练神经网络，从而实现非线性模拟，根据仿真结果自动调节模型参数，从而得到推进变压器智能仿真模型。更进一步，所述的步骤二中采用人工神经网络建立非线性模型来模拟推进变频器的非线性特性，所述的仿真评估模块基于模糊综合评判进行仿真评估，选取因素集U＝{g1,g2,g3,g4}＝{绕组温度，温度变化值，输出电流，输出电压，优，良，中，差，劣}，选取评判集V＝{v1,v2,v3,v4,v5}＝{电阻，电感，互感，非线性，温升}，根据推进变频器基本原理建立因素集U和评价集V之间的模糊关系矩阵R，以此初始化神经网络，用实际运行数据训练神经网络，从而实现非线性模拟，根据仿真结果自动调节模型参数，从而得到推进变频器智能仿真模型。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的智能化集成仿真方法结合了船舶电力推进系统集成仿真技术和人工智能技术，除传统的数学模型外，还包括了非线性仿真模型、仿真评估、模型优化等智能模块，由于增加了上述智能模块，进一步提高了仿真系统的准确性。附图说明图1为本专利技术设备智能化仿真模型；图2为本专利技术船舶电力推进系统智能化集成的仿真模型；图3为本专利技术设备智能化仿真模型的一个具体实施例。具体实施方式下面通过实例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。本专利提出的智能化仿真方法有两个创新点：一是提出了船舶电力推进系统组成设备如推进变压器、推进变频器、推进电动机的智能仿真方法；二是结合船舶电力推进系统集成仿真技术和人工智能技术，给出了船舶电力推进系统的智能化集成仿真方法。实现本专利技术仿真方法的智能化集成仿真系统，由设备智能仿真模型、应用模糊综合评价理论建立的仿真评估模块以及采用人工神经网络建立的模型优化模块等部分组成，所述的设备智能仿真模型包括推进变压器智能仿真模型、推进变频器智能仿真模型和推进电动机智能仿真模型，最终建立一个如图1所示的智能化的、自适应的集成仿真模型。如图2所示，本专利技术一种船舶电力推进系统智能化集成仿真方法，包括如下步骤。步骤一，推进变压器智能仿真模型的建立：根据仿真输入，按推进变压器运行原理建立经典数学模型，考虑推进变压器非线性特性后基于数学模型建立非线性模型，可用人工智能技术实现，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，为模型优化提供依据，模型优化的输入是仿真结果和仿真评估的结果，模型优化模块将对模型参数调整的控制量输出至数学模型和非线性模型形成一个闭环，类似于控制系统的闭环控制，可实现精确的推进变压器仿真结果输出。步骤二，推进变频器智能仿真模型的建立方法与推进变压器智能仿真模型的建立方法相同。步骤三，推进电动机智能仿真模型的建立方法与推进变压器智能仿真模型的建立方法相同。步骤四，将推进变压器智能仿真模型、推进变频器智能仿真模型和推进电动机智能仿真模型的仿真结果结合在一起，即得到船舶电力推进系统仿真结果。实施例1本实施例结合船舶电力推进系统集成仿真技术和人工智能技术，集成仿真模型，如图3所示。导致推进变压器模型非线性的主要原因是变压器的磁路饱和。为模拟推进变压器磁路饱和时的非线性特性，采用人工神经网络建立非线性模型。由于有较多的电力推进系统的实际运行数据，可应用此数据训练人工神经网络模型，充分利用人工神经网络优点。基于模糊综合评判进行仿真评估，取选取因素集为：U＝{g1,g2,g3,g4}＝{绕组温度，温度变化值，输出电流，输出电压}。评判集为：V＝{v1,v2,v3,v4,v5}＝{优，良，中，差，劣}。推进变压器运行时，其运行状态可认为是因素集中各因素决定的状态空间中的点。对某型变压器，其可能的运行状态是状态空间中的一定区域，当模型的仿真结果出现在该区域以外时，可认为仿真结果不可靠，需要对模型进行优化。基于此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶电力推进系统智能化集成仿真方法，其特征在于：包括如下步骤/n步骤一，推进变压器智能仿真模型的建立/n根据仿真输入，按推进变压器运行原理建立经典数学模型，考虑推进变压器非线性特性后基于数学模型建立非线性模型，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，通过模型优化模块将对模型参数调整的控制量输出至数学模型和非线性模型形成一个闭环，实现精确的推进变压器仿真结果输出；/n步骤二，推进变频器智能仿真模型的建立/n根据仿真输入，按推进变频器运行原理建立经典数学模型，考虑推进变频器非线性特性后基于数学模型建立非线性模型，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，通过模型优化模块将对模型参数调整的控制量输出至数学模型和非线性模型形成一个闭环，实现精确的推进变频器仿真结果输出；/n步骤三，推进电动机智能仿真模型的建立/n根据仿真输入，按推进电动机运行原理建立经典数学模型，考虑推进电动机非线性特性后基于数学模型建立非线性模型，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，通过模型优化模块将对模型参数调整的控制量输出至数学模型和非线性模型形成一个闭环，实现精确的推进电动机仿真结果输出；/n步骤四，将推进变压器智能仿真模型、推进变频器智能仿真模型和推进电动机智能仿真模型的仿真结果结合在一起，即得到船舶电力推进系统仿真结果。/n...

【技术特征摘要】
1.一种船舶电力推进系统智能化集成仿真方法，其特征在于：包括如下步骤
步骤一，推进变压器智能仿真模型的建立
根据仿真输入，按推进变压器运行原理建立经典数学模型，考虑推进变压器非线性特性后基于数学模型建立非线性模型，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，通过模型优化模块将对模型参数调整的控制量输出至数学模型和非线性模型形成一个闭环，实现精确的推进变压器仿真结果输出；
步骤二，推进变频器智能仿真模型的建立
根据仿真输入，按推进变频器运行原理建立经典数学模型，考虑推进变频器非线性特性后基于数学模型建立非线性模型，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，通过模型优化模块将对模型参数调整的控制量输出至数学模型和非线性模型形成一个闭环，实现精确的推进变频器仿真结果输出；
步骤三，推进电动机智能仿真模型的建立
根据仿真输入，按推进电动机运行原理建立经典数学模型，考虑推进电动机非线性特性后基于数学模型建立非线性模型，通过仿真评估模块对非线性模型输出结果进行评估，通过模型优化模块将对模型参数调整的控制量输出至数学模型和非线性模型形成一个闭环，实现精确的推进电动机仿真结果输出；
步骤四，将推进变压器智能仿真模型、推进变频器智能仿真模型和推进电动机智能仿真模型的仿真结果结合在一起，即得到船舶电力推进系统仿真结果。


2.根据权利要求1所述的一种船舶电力推进系...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝春学，陈小米，严子成，王思聪，
申请(专利权)人：青岛海西电气有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37