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船舶电力推进系统自适应控制策略研究
| 论文题名： | 船舶电力推进系统自适应控制策略研究 |
| 关键词： | 船舶电力推进系统;组合控制;抗过旋控制;功率重分配策略 |
| 摘要： | 电力推进系统作为广泛应用的船舶推进方式之一，其控制系统的控制性能关系到船舶航行和作业的安全性和经济性。随着船舶行业的不断发展，应用电力推进技术的船舶类型不断增多，运营范围也愈加广泛。面对复杂的海况环境，需要控制系统针对环境变化做出不同的响应策略，常规控制策略已无法满足极端海况环境下的控制需求，因此开展不同海况下的船舶电力推进系统控制策略研究具有重要现实意义。 现实情况下开展复杂海况下的船舶电力推进系统控制策略实船研究存在较大安全隐患，因此本文以Matlab/Simulink为平台，搭建船舶电力推进系统仿真模型，开展复杂海况下各类推进系统控制策略研究，为将来的实船应用提供理论基础，本文主要研究内容如下： （1）设计了适用于常规海况下的船舶电力推进系统组合控制策略。分析了船舶电力推进系统中推进单元动态数学模型，介绍常规海况下转速/转矩/功率三种控制策略的控制目标及控制原理，并根据三种控制策略各自特点，引入权重系数将三种控制策略进行结合形成组合控制策略，运用粒子群算法优化权重系数，优化三种控制策略的工作区间。 （2）设计了适用于极端海况下的船舶电力推进系统抗过旋控制策略。分析了船舶在极端海况下由于风、浪、流的影响造成螺旋桨扭矩和推力损失的情况，提出两种抗过旋控制策略，即带动态限速模块的抗过旋控制策略#1和带卷气效应识别模块的抗过旋控制策略#2，并在后者控制系统中提出基于证据推理规则和AdaBoost方法的卷气效应识别器。 （3）设计了适用于冰区航行船舶电力推进系统功率重分配策略。针对船舶螺旋桨在冰区遭遇堵转脱困后造成船舶电网频率波动的问题，提出了两种船舶电力推进系统功率重分配控制策略，即接收转速反馈偏差信号的功率重分配控制策略#1，和接收转矩反馈偏差信号的功率重分配控制策略#2，并在后者控制系统中提出了基于置信规则推理方法的系统转矩观测器用于动态预测发电机机械转矩。 本文针对船舶电力推进系统，开展了适用于不同海况的推进系统控制策略研究，并结合智能算法对控制策略进行优化改进。基于Matlab/Simulink软件平台，搭建船舶电力推进系统仿真模型，以及常规海况和极端海况下推进系统控制策略控制器模型。同时，设计仿真实验验证分析各类控制策略的控制效果，为船舶电力推进系统智能化控制工程的发展提供了一定的理论基础。 |
| 作者： | 廖林豪 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 高海波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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