[發明專利]一種半潛平臺快速排載系統的優化控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010514775.6
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111736466B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 高海波;張勝飛;林治國;郭蘊華;胡義;姚汝林;陳伶翔;張美玲
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 嚴超

1.一種半潛平臺快速排載系統的優化控制方法，所述快速排載系統包括電機、工頻空壓機組、變頻器和變頻空壓機，所述變頻器通過對應的所述電機控制所述變頻空壓機的工作，其特征在于，所述方法包括：

步驟1，建立分數階PI^λD^μ控制器模型；

步驟2，以所述工頻空壓機組和所述變頻空壓機的總功耗以及目標水位為目標進行尋優，建立所述變頻空壓機的頻率的適應度函數；

步驟3，根據所述適應度函數基于粒子群算法對所述分數階PI^λD^μ控制器模型的參數進行優化，建立粒子群分數階PI^λD^μ控制器模型；

步驟4，根據所述粒子群分數階PI^λD^μ控制器模型控制所述變頻器的頻率；

所述步驟1中建立的所述分數階PI^λD^μ控制器模型的傳遞函數為：

其中，K_p、K_i、K_d、λ和μ為所述分數階PI^λD^μ控制器模型的參數，λ和μ分別為所述分數階PI^λD^μ控制器模型的積分和微分的階次；

所述步驟2中建立所述適應度函數使所述目標的值最小，建立的所述變頻空壓機的頻率的適應度函數為：

f(t)＝K_pΔp(t)+K_iD^-λΔp(t)+K_dD^μΔp(t)；

所述目標的函數為：fun＝W+k₁h_a+k₂h_b；

其中，f(t)為t時刻變頻空壓機的頻率；Δp(t)為t時刻壓縮空氣總管內的氣體壓力與設定壓力的差值；fun為目標，W為所述工頻空壓機組和所述變頻空壓機的總功耗；h_a為第一主浮筒立柱壓載艙的水位，k₁為第一主浮筒立柱壓載艙的水位項的權重；h_b為第二主浮筒立柱壓載艙的水位，k₂為第二主浮筒立柱壓載艙的水位項的權重；

所述工頻空壓機組和所述變頻空壓機的總功耗W的計算式為：

W＝∫(P_工+P_f)dt；

其中，P_工表示所述工頻空壓機組的功率，P_f表示所述變頻空壓機的功率；

P_e表示工頻空壓機的額定功率，V_{suc_f}表示變頻空壓機的吸氣量，V_suc表示工頻空壓機額定工況下的吸氣量，n表示工頻空壓機額定工況下的轉速，n_f表示變頻空壓機的轉速，其中，e₁、e₂、e₃滿足：e₁+e₂+e₃＝1。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中基于粒子群算法對所述分數階PI^λD^μ控制器模型的參數進行優化時，粒子在空間飛行的速度和位置的更新公式為：

其中，w為改變粒子的大小能夠決定粒子當前速度繼承的大小的慣性權重；和分別為粒子第k次迭代和第k+1次迭代時的速度向量；和是第k次迭代和第k+1次迭代時的粒子位置；pbest_i表示粒子本身找到的最優解的位置；gbest表示整個種群目前找到的最優解的位置；c₁和c₂為學習因子；r₁和r₂為加速因子，在[0,1]中隨機產生。

3.根據權利要求1-2任一項所述的方法，其特征在于，所述工頻空壓機組包括至少兩臺工頻空壓機；

兩臺所述工頻空壓機和所述變頻空壓機的加/卸載壓力呈階梯狀遞增。