[發明專利]一種全電船區域配電智能容錯控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201210170237.5
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN102681442A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 施偉鋒;周左晗;包艷;燕存良;楊鳴;張會焱
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 劉粉寶

1.一種全電船區域配電智能容錯控制系統，該控制系統與全電船的區域配電系統相配合，其特征在于，該控制系統包括：

容錯控制器：用于實施智能容錯控制算法的單元，該控制器基于神經網絡模型及其控制方法實現，所述控制器以神經網絡參考模型輸出與全電船的區域配電系統的子系統被控對象輸出之間的偏差為依據進行學習和修正，實施容錯控制；容錯控制器完成智能容錯控制算法的計算，輸出容錯控制執行指令，對被控子系統發出控制命令，實施故障控制；

控制分配器：根據故障檢測與分離作出決策，對于容錯控制器的指令進行選擇性分配，使得控制命令的確定由故障檢測與分離的結果所決定；

執行器：執行控制分配器選擇分配的容錯控制指令，改變系統控制量或系統結構；

傳感器與變送器：檢測子系統物理量，并轉換為統一標準信號，便于傳輸和計算機采集；

神經網絡廣義對象模型：用神經網絡方法對子系統實際運行工作過程進行學習，用于獲得實際系統除控制器之外的其余單元總和的模型；

神經網絡參考模型：用神經網絡方法對子系統正常運行工作過程進行離線學習，獲得的除容錯控制器之外的其余單元總和的模型，用于實際系統運行時起對比標準的作用；

智能故障檢測與分離單元：對執行器、全電船的區域配電系統中各子系統被控制對象、以及傳感器與變送器的輸入/輸出進行數據采集與分析，運用神經網絡智能故障模式識別進行子系統的故障檢測與分離；

容錯控制決策單元：根據智能故障檢測與分離單元給出的故障類型、級別、區域范圍等信息進行決策，確定采用系統重構、降級運行、故障補償、故障切換之一或組合的容錯控制的方式。

2.根據權利要求1所述的一種全電船區域配電智能容錯控制系統，其特征在于，所述智能故障檢測與分離單元包括執行器FDI、控制系統FDI、傳感器變換器FDI，分別對執行器、控制子系統、傳感器與變送器完成故障檢測與分離。

3.根據權利要求1所述的一種全電船區域配電智能容錯控制系統，其特征在于，所述容錯控制決策單元包括系統重構模塊、降級運行模塊、故障補償模塊、故障切換模塊，分別完成系統重構容錯控制算法的計算、降級運行容錯控制算法的計算、故障補償容錯控制算法的計算、故障切換容錯控制算法的計算。

4.一種全電船區域配電智能容錯控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

（1）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控制通路控制，所述參考模型通路控制過程如下：

期望控制信號通過神經網絡參考模型進行傳輸，輸出后為被控對象的運行提供標準信息，被控對象的輸出與該標準信息比較，產生的偏差傳至容錯控制器進行學習，改變控制算法；

所述智能容錯控制通路控制過程如下：

容錯控制器實施容錯控制的算法計算、產生控制指令；產生的指令通過執行器進行執行，控制子系統被控對象完成各種工況；同時神經網絡廣義對象模型完成被控對象系統的在線廣義模型辨識，其輸出與控制子系統被控對象的輸出進行比較，產生的偏差用于模型辨識單元的學習，使得到的控制子系統被控對象模型與對象的實際十分接近，故障時能反映對象的故障情況；

（2）反饋回路故障診斷

執行器、控制子系統被控對象以及傳感器與變送器的輸入輸出通過檢測通道輸入到智能故障檢測與分離單元，通過智能信息處理實施故障檢測與分離；

容錯控制決策單元從智能故障檢測與分離單元獲得故障檢測與分離的結論性信息進行決策，決策后提供容錯控制器的解決策略供選擇；

（3）模型辨識過程

神經網絡參考模型離線辨識系統在正常運行時的各種充分激勵工況下的狀態，完成對系統正常狀態的模型辨識，以此反映智能容錯控制系統理想的運行狀態。神經網絡參考模型與控制子系統被控對象輸出進行比較產生偏差，并以該偏差修正容錯控制器的學習過程；

神經網絡廣義對象模型實現在線辨識系統各種運行工況下的狀態，完成對系統實時運行的模型辨識，反映系統的實時運行狀態，模型包含了系統故障時的各種信息，通過其輸出與控制子系統被控對象的輸出比較產生偏差，偏差信號用于神經網絡廣義對象模型修正，獲得的神經網絡廣義對象模型算法是智能容錯控制器算法的重要組成。