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船舶电力推进系统仿真可信度评估与优化研究

姚震  
【摘要】:随着电力电子技术及传动控制技术的发展,电力推进技术也取得了突破性的进展。电力推进能够使船舶的动能装置更轻小灵活、更经济可靠,故在近几十年作为一种有效的推进方式出现在各类船舶之中。由于成本、安全性及环境限制等因素,仿真作为替代实际试验的另一种有效的研究手段经常被应用在船舶电力推进系统的研究、设计中。但由于仿真技术本身的局限性,其并不能完全等同与其对应的实际试验,因此合理有效地对其仿真可信度进行评估与优化,才能保证仿真在研究过程中起到积极作用。于是本文围绕船舶电力推进仿真系统可信度评估与优化进行研究与探讨,主要内容有以下几方面。一、为了在船舶电力推进系统仿真可信度评估相关理论、方法的研究过程中能够获得研究样本,搭建一套由船舶电力推进离线仿真系统与半物理试验系统组成的船舶电力推进系统仿真可信度评估试验平台。二、根据电力推进技术特点分别建立船舶电力推进系统仿真可信度单元评估模型、系统评估模型。并针对模型权重的判定方法进行研究,给出一种基于改进模糊层次分析法(FAHP)的群组评判方法。对于系统评估模型,考虑因某一单元仿真可信度较低时使其对整体可信度的影响变大的现象,提出根据各单元实际分析结果对一些可信度较低的单元进行适当惩罚的方法,并举例说明评估模型权重的计算过程。三、对于船舶电力推进系统仿真可信度评估模型中模型表达准确性准则下的定性指标,给出一种首先经专家根据评语集打分,之后通过模糊综合评判将其与其他定量分析结果融合的综合定量分析方法,解决船舶电力推进系统仿真可信度评估中定性、定量两类指标的综合评估问题。四、针对不同数据类型的船舶电力推进系统仿真结果相似性指标研究不同的定量分析方法。对于较平稳的信号数据采用改进的灰色关联分析方法,对于频域信息复杂的信号采用小波变换与改进灰色关联分析的相结合的方法,对于指标型数据则根据误差及容忍度进行定量计算,解决电力推进仿真结果数据各物理含义不同、类型较多难以应用一般的分析方法的问题,并举例说明各方法的分析过程以及相比已有的传统方法的优点。五、针对难以通过直接测量或理论计算得到与仿真对象相符的参数的导致仿真可信度降低的问题,使用正交设计进行试验获得试验样本后以支持向量回归方法分析出电力推进仿真结果相似性与仿真模型参数的关系模型,然后使用粒子群算法对仿真参数进行寻优的方法,解决开展全面试验耗时多、成本高、效率低问题,实现以较少的试验样本优化船舶电力推进系统仿真可信度的效果。


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