[發(fā)明專利]一種半潛平臺(tái)快速排載系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010514775.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN111736466B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高海波;張勝飛;林治國;郭蘊(yùn)華;胡義;姚汝林;陳伶翔;張美玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 武漢藍(lán)寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 嚴(yán)超

本發(fā)明涉及一種半潛平臺(tái)快速排載系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法，包括：建立分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器模型；以工頻空壓機(jī)組和變頻空壓機(jī)的總功耗以及目標(biāo)水位為目標(biāo)進(jìn)行尋優(yōu)，建立變頻空壓機(jī)的頻率的適應(yīng)度函數(shù)；根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)基于粒子群算法對(duì)分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器模型的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，建立粒子群分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器模型；根據(jù)粒子群分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器模型控制變頻器的頻率。基于粒子群算法的分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器在半潛平臺(tái)的起重作業(yè)工況中，比傳統(tǒng)PID控制器用時(shí)更少，比分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器節(jié)能效果更可觀，基于PSO的分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器既繼承了分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器快速性的特點(diǎn)，又在粒子群算法的優(yōu)化下改善了節(jié)能性，綜合性能更加優(yōu)越，半潛平臺(tái)起重作業(yè)工況中變頻空壓機(jī)找到了合適的頻率控制方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓縮空氣排載系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半潛平臺(tái)快速排載系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

最早被用于潛艇緊急上浮的壓縮空氣快速排載系統(tǒng)，已被用于半潛式起重平臺(tái)的壓載系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。壓縮空氣排載系統(tǒng)就是利用空氣壓縮機(jī)在壓載艙內(nèi)實(shí)現(xiàn)超壓，將艙內(nèi)壓載水快速吹除，其排載速度非常快，最高可以達(dá)到常規(guī)離心泵的數(shù)十倍，采用壓縮空氣排載系統(tǒng)可以極大加速排載過程。

2017年工信部高技術(shù)船舶專項(xiàng)一“半潛式起重拆解平臺(tái)開發(fā)”，對(duì)快速排載系統(tǒng)的空壓機(jī)組進(jìn)行節(jié)能改造研究。快速排載系統(tǒng)一般由控制系統(tǒng)、空壓機(jī)系統(tǒng)、管路及壓載艙系統(tǒng)三部分組成，如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種快速排載系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖，由圖1可知，該快速排載系統(tǒng)的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)主要設(shè)備是壓力控制系統(tǒng)裝置1，空壓機(jī)系統(tǒng)主要設(shè)備有工頻空壓機(jī)組2、變頻器3、電機(jī)4和變頻空壓機(jī)5，管路及壓載艙系統(tǒng)主要設(shè)備有管路、閥門、快速壓載艙6和壓力傳感器。

快速排載系統(tǒng)中的空壓機(jī)是半潛式起重平臺(tái)中主要的耗能設(shè)備之一，它主要的作用是產(chǎn)生壓縮空氣對(duì)起重側(cè)壓載艙進(jìn)行快速排載，以調(diào)節(jié)平臺(tái)的穩(wěn)態(tài)。但是現(xiàn)有技術(shù)中半潛式起重平臺(tái)快速排載系統(tǒng)中的空壓機(jī)的控制方式，存在落后、能耗大、效率低下等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種半潛平臺(tái)快速排載系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中空壓機(jī)的控制方式存在落后、能耗大、效率低下等問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種半潛平臺(tái)快速排載系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法，所述快速排載系統(tǒng)包括電機(jī)、工頻空壓機(jī)組、變頻器和變頻空壓機(jī)，所述變頻器通過對(duì)應(yīng)的所述電機(jī)控制所述變頻空壓機(jī)的工作，所述方法包括：

步驟1，建立分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器模型；

步驟2，以所述工頻空壓機(jī)組和所述變頻空壓機(jī)的總功耗以及目標(biāo)水位為目標(biāo)進(jìn)行尋優(yōu)，建立所述變頻空壓機(jī)的頻率的適應(yīng)度函數(shù)；

步驟3，根據(jù)所述適應(yīng)度函數(shù)基于粒子群算法對(duì)所述分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器模型的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，建立粒子群分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器模型；

步驟4，根據(jù)所述粒子群分?jǐn)?shù)階PI^λD^μ控制器模型控制所述變頻器的頻率。

本發(fā)明提供一種半潛平臺(tái)快速排載系統(tǒng)的優(yōu)化控制系統(tǒng)，所述快速排載系統(tǒng)包括電機(jī)、工頻空壓機(jī)組、變頻器和變頻空壓機(jī)，所述優(yōu)化控制系統(tǒng)包括與所述變頻器連接的控制單元，所述控制單元包括：控制器模型建立模塊、適應(yīng)度函數(shù)建立模塊、參數(shù)優(yōu)化模塊和變頻器控制模塊；