船舶电力推进系统状态评估研究

论文摘要

随着电力电子技术的高速发展以及大功率交流电机变频调速技术日趋成熟,船舶电力推进技术在国内外受到高度重视并得以迅速发展。船舶电力推进系统具有许多传统推进系统无法比拟的优势,是目前国内外船舶行业研究的热点。据当前形式看,电力推进将成为今后船舶制造行业的主流发展方向。因此,深入研究船舶电力推进系统状态评估有重要意义。电力推进系统状态评估是操纵、故障诊断和状态检修等的决策支持,建立科学、全面、合理的评估指标体系及电力推进系统的预测模型,选择合适的评估方法并最终开发切实可行的状态评估系统是电力推进系统状态评估研究的必经步骤。本文根据船舶电力推进系统的运行原理,在对电力推进系统状态信息分析的基础上建立了状态评估指标体系,并应用组合预测的方法建立了电力推进系统的预测模型,然后应用智能方法,如模糊神经网络和支持向量机,建立了船舶电力推进系统状态评估模型,设计了基于分布式架构的舰船电力推进状态评估系统,进行了状态评估模型仿真实验。本文完成的主要研究工作如下：（1）以船舶电力推进系统为研究对象,提出了电力推进系统状态评估指标的选取原则,在分析电力推进系统各组成设备运行原理的基础上,建立了船舶电力推进系统的状态评估指标体系,该体系能在一定程度上满足电力推进系统状态评估的分析要求。（2）为了预测船舶电力推进系统的运行状况,在分析各单项预测方法和组合预测方法的基础上,采用最优组合预测方法建立了船舶电力推进系统的预测模型,并在MATLAB中进行了仿真,结果显示所建立的预测模型具有较高的准确性。（3）研究了船舶电力推进系统的状态评估流程及状态评估训练样本的格式和获取方法,在此基础上分别建立了基于模糊神经网络的状态评估模型和基于支持向量机的状态评估模型。（4）研究了分布式的船舶电力推进系统状态评估系统和软件的设计方法,基于MATLAB与Visuale C++交互技术设计了简化的仿真实验系统。进行了模糊神经网络状态评估模型和支持向量机状态评估模型的仿真实验,结果表明了两种评估方法的准确性,并各有特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 电力推进系统概述
• 1.2.1 电力推进系统的组成
• 1.2.2 电力推进技术的发展过程
• 1.2.3 电力推进系统的优点
• 1.2.4 电力推进系统的发展现状
• 1.3 状态评估概述
• 1.3.1 状态评估的定义
• 1.3.2 状态评估技术与其他技术的关系
• 1.3.3 状态评估发展现状
• 1.4 电力推进系统状态评估的研究现状
• 1.5 论文的主要内容
• 第2章 电力推进系统状态评估指标体系
• 2.1 状态评估指标的建立原则
• 2.2 推进变压器的状态评估指标
• 2.2.1 推进变压器
• 2.2.2 推进变压器的典型故障
• 2.2.3 推进变压器状态评估指标的选取
• 2.3 推进变频器的状态评估指标
• 2.3.1 推进变频器
• 2.3.2 推进变频器的典型故障
• 2.3.3 推进变频器状态评估指标的选取
• 2.4 推进电动机的状态评估指标
• 2.4.1 推进电动机
• 2.4.2 推进电动机的典型故障
• 2.4.3 推进电动机状态评估指标的选取
• 2.5 电力推进系统其他状态评估指标
• 2.6 电力推进系统状态评估指标体系
• 2.7 状态评估判定
• 2.8 本章小结
• 第3章 电力推进系统预测模型
• 3.1 前言
• 3.2 单项预测模型
• 3.2.1 时间序列预测模型
• 3.2.2 回归分析预测模型
• 3.2.3 灰色系统预测模型
• 3.3 组合预测模型
• 3.3.1 组合预测模型的分类
• 3.3.2 非最优的组合预测模型
• 3.3.3 最优组合预测模型
• 3.4 仿真与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 船舶电力推进系统状态评估方法
• 4.1 理论基础
• 4.1.1 专家系统
• 4.1.2 人工神经网络
• 4.1.3 模糊理论
• 4.1.4 支持向量机
• 4.2 电力推进系统状态评估流程研究
• 4.3 电力推进系统状态评估模型研究
• 4.3.1 训练样本
• 4.3.2 电力推进系统模糊神经网络状态评估模型
• 4.3.3 电力推进系统支持向量机状态评估模型
• 4.3.4 静态指标的应用
• 4.4 本章小结
• 第5章 电力推进状态评估系统设计与仿真实验
• 5.1 分布式状态评估系统设计
• 5.1.1 状态评估系统设计原则
• 5.1.2 状态评估系统的类型
• 5.1.3 分布式评估系统的设计
• 5.1.4 状态评估软件设计
• 5.2 仿真实验与分析
• 5.2.1 实验系统简介
• 5.2.2 实验项目
• 5.2.3 样本数据
• 5.2.4 基于模糊神经网络状态评估的仿真
• 5.2.5 支持向量机状态评估模型仿真
• 5.2.6 两种仿真模型的比较
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文、科研情况及科技成果