全电力船舶能量管理智能决策系统研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文全电力船舶能量管理智能决策系统研究博士研究生：贾云璐指导教师：刘胜教授学科、专业：控制理论与控制工程哈尔滨工程大学2016年6月万方数据万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文全电力船舶能量管理智能决策系统研究博士研究生：贾云璐指导教师：刘胜教授学位级别：工学博士学科、专业：控制理论与控制工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2016年4月论文答辩日期：2016年5月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.En

2、gResearchonEnergyManagementandIntelligentDecisionSystemforAll-ElectricalShipCandidate:JiaYunluSupervisor:Prof.LiuShengAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:ControlTheoryandControlEngineeringDateofSubmission:April2016DateofOralExamination:May2016University:HarbinEngineerin

3、gUniversity万方数据万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保

4、留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据全电力船舶能量管理智能决策系统研究摘要近年来，以综合电力推进系统为标志性技术特征的全电力船舶能够实

5、现全船能源的综合利用，具有大幅降低油耗、节约维修保养费用、提高船舶生存能力等优点而成为未来船舶的发展方向。能量管理系统是全电力船舶的控制核心之一，与船舶其他控制系统的良好配合可以使船舶最大程度发挥其性能，满足未来先进船舶“减员增效”、提高生存能力的需求，但目前世界范围内仅有美、英等少数几个国家和大型跨国公司掌握了适用于全电力船舶的能量管理相关技术且不公开，缺乏成功的案例可以借鉴，这对我们研究适用于全电力船舶的能量管理系统提出了挑战。本文对全电力船舶能量管理智能决策系统存在一些问题进行了研究：首先，针对目前全电力船舶能量管理智能决策系统缺乏统一设计标准的情况，在分析总结全

6、电力船舶能量管理功能需求的基础上，提出全电力船舶能量管理智能决策系统设计方案。以船舶MVDC综合电力推进系统为对象，提出基于多时间尺度的分层控制结构，以满足不同级别控制实时性以及各层控制自治性的需求；提出针对能量管理决策系统设计的模块化建模方法和仿真方案，实现复杂系统模型之间的解耦，满足提高建模和仿真的效率的需求。第二，针对船舶MVDC综合电力推进系统具有刚性特征导致仿真成本高的问题，分析能量管理智能决策系统的控制策略时间尺度后，合理忽略系统中高频的开关特性和快速变化的电磁特性，建立了面向能量管理系统设计的船舶MVDC综合电力推进系统的降阶模型。给出了螺旋桨负载四象限模

7、型和船舶运动模型；整合各设备模型形成适用于能量管理系统设计的全系统仿真模型；在同等条件下，与详细机理模型构成的系统仿真模型的结果进行比较，验证提出的仿真模型的正确性和高效性。第三，针对综合电力推进系统运行中需要维持直流母线电压在允许范围内以保证系统稳定运行的需求，提出基于直流母线电压阈值的能量协调控制策略，通过仿真表明提出策略能够实现系统内部和系统之间的能量协调并满足系统对于直流母线电压稳定性的要求。提出了一种基于种群特征反馈的布谷鸟搜索算法，将该算法与仿真模型结合用于优化能量协调控制策略中的参数，以优化发电子系统策略中下垂系数和PI控制