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基于机器学习的船舶多支撑轴系智能装调方法

中国造船 2021年第3期62卷 184-191页

作者：杨小钢邓义斌朱汉华范世东武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063 武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉430063

针对船舶多支撑轴系装调效率低、校中调整方案难确定问题,开展基于机器学习的中间轴承精确变位值计算方法研究。通过轴系装调问题分析明确机器学习的任务,选取GA-BP神经网络作为机器学习的模型,调查轴系设计计算、制造检验、实船装调过... 详细信息

针对船舶多支撑轴系装调效率低、校中调整方案难确定问题,开展基于机器学习的中间轴承精确变位值计算方法研究。通过轴系装调问题分析明确机器学习的任务,选取GA-BP神经网络作为机器学习的模型,调查轴系设计计算、制造检验、实船装调过程中产生的可用于机器学习的数据类型、数量和质量,并以由轴系设计模型计算得到的仿真数据样本集、结合仿真数据与实船装调实测数据的复合样本集,来分别训练轴系装调机器学习模型,提出基于轴系装调机器学习模型的轴承变位值计算方法。以一艘汽车滚装船的轴系校中为例进行验证,结果表明:机器学习模型通过对已有数据的学习能较精确地预测出各个中间轴承的变位值,从而快速形成轴系调整方案,减少调整次数,有助于提升船舶多支撑轴系的安装质量和效率。

关键词：船舶多支撑轴系轴系校中机器学习轴承变位值计算

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基于虚拟阻抗的船舶轴带逆变器并联控制

船舶工程 2023年第S01期45卷 341-347页

作者：高国章陈明俊李佳奇李宗昊高岚武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

分析了采用下垂控制方法时并联运行的逆变器不能实现功率均分的原因,对此提出一种新的改进策略,通过设计自适应的虚拟阻抗来实现逆变器合并阻抗达到匹配,并使逆变器的合并阻抗满足功率均分和抑制环流的重要条件,并采用小信号模型分析法... 详细信息

分析了采用下垂控制方法时并联运行的逆变器不能实现功率均分的原因,对此提出一种新的改进策略,通过设计自适应的虚拟阻抗来实现逆变器合并阻抗达到匹配,并使逆变器的合并阻抗满足功率均分和抑制环流的重要条件,并采用小信号模型分析法进行稳定性分析和参数优化。利用MATLAB/Simulink对所提方法进行了仿真验证,表明方法在理论上的正确性,具有一定的工程可行性。

关键词：船舶轴带发电系统并联逆变器下垂控制改进虚拟阻抗

基于递推近似最小一乘的多传感器系统偏差稳健估计算法

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控制与决策 2019年第3期34卷 495-502页

作者：郭蕴华汪敬东任文峰胡义牟军敏武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉430063 武汉理工大学航运学院武汉430063

对于多传感器多目标跟踪问题,系统偏差对航迹融合精度有较大影响,因此在信息融合系统中,首先要对各传感器的系统偏差进行估计,而在含错误关联和观测野值的复杂环境下,传统系统偏差估计方法的性能会严重退化.对此,提出一种具有递推形式... 详细信息

对于多传感器多目标跟踪问题,系统偏差对航迹融合精度有较大影响,因此在信息融合系统中,首先要对各传感器的系统偏差进行估计,而在含错误关联和观测野值的复杂环境下,传统系统偏差估计方法的性能会严重退化.对此,提出一种具有递推形式的近似最小一乘稳健估计算法,以减少异常噪声对偏差估计的不利影响.使用平方根平滑逼近函数替代最小一乘法的目标函数,基于牛顿方向及其秩1修正推导出该方法的递推求解框架.基于条件数分析,证明所提出算法的数值稳定性好于Huber方法.通过两个仿真算例,将所提出算法与已有其他算法进行对比验证.仿真结果表明,在含错误关联和观测野值的条件下,所提出算法可以改善偏差估计精度,并且明显好于已有的其他算法.

关键词：偏差估计传感器配准最小一乘法稳健估计牛顿方向秩1修正

面向控制的船用高压共轨系统实时仿真模型开发

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哈尔滨工程大学学报 2022年第1期43卷 99-107页

作者：姚贺铭王勤鹏杨建国余永华王英杰贺玉海武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学船舶与海洋工程动力系统国家工程实验室湖北武汉430063

为给船用柴油机电控系统软件提供受控对象,本文以船用柴油机高压共轨燃油系统作为仿真对象,建立高压共轨燃油系统的性能仿真模型,计算得到共轨各部件的特性数据,再利用性能仿真计算数据和计算公式建立实时仿真模型,实时仿真模型包括高... 详细信息

为给船用柴油机电控系统软件提供受控对象,本文以船用柴油机高压共轨燃油系统作为仿真对象,建立高压共轨燃油系统的性能仿真模型,计算得到共轨各部件的特性数据,再利用性能仿真计算数据和计算公式建立实时仿真模型,实时仿真模型包括高压油泵子模型、共轨管子模型、喷油器子模型和质量转换子模型等。实时仿真模型可根据电控系统发出的燃油喷射控制和轨压调节信号,实时计算高压共轨燃油系统的压力波动、喷油量和喷油率等特性参数。对开发的高压共轨燃油系统实时仿真模型进行了稳态工况下的喷油量精度对比,以及闭环控制下共轨压力波动的试验,其误差都在5%以内,建立的高压共轨燃油系统实时仿真模型可作为电控系统喷油控制策略的开发和功能验证的受控仿真对象。

关键词：船用发动机柴油机高压共轨燃油系统实时仿真模型受控模型模块化建模闭环控制轨压控制

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柴油机喷油器喷孔堵塞声发射诊断技术

内燃机学报 2023年第5期41卷 466-472页

作者：余永华贾海超胡嘉胡磊杨建国武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 武汉理工大学船舶动力工程技术交通运输行业重点实验室湖北武汉430063

声发射信号具有频率范围宽、蕴含信息丰富的优点,被广泛应用于柴油机故障诊断中,但诊断判据在多工况和变机型下适应性较差,以柴油机喷油器喷孔堵塞故障为例,分析缸盖声发射信号燃烧段特征,发现不同机型燃烧段的缸盖声发射信号包含多个... 详细信息

声发射信号具有频率范围宽、蕴含信息丰富的优点,被广泛应用于柴油机故障诊断中,但诊断判据在多工况和变机型下适应性较差,以柴油机喷油器喷孔堵塞故障为例,分析缸盖声发射信号燃烧段特征,发现不同机型燃烧段的缸盖声发射信号包含多个对喷孔堵塞故障较为敏感的衰减振荡,研究了适应性较好的特征参数提取方法.柴油机运行工况多变,难以采集到所有工况充足的故障样本,基于实例的TrAdaBoost迁移学习算法,利用已有工况的数据作为源域辅助训练数据,结合少量目标域数据构成联合训练集,通过对各故障类别的权重迭代,提高了同机型不同工况的故障诊断算法的鲁棒性和故障识别率,并经不同型号的柴油机试验验证表明,该方法将诊断准确率从55%提高到90%以上,有较强的跨机型适用性.

关键词：柴油机喷油器声发射故障诊断迁移学习

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船舶永磁同步电机模型预测转矩控制

中国航海 2019年第2期42卷 27-31页

作者：胡云飞高岚徐合力朱师伦武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室

针对电力推进船舶的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)控制问题,基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Fiter, EKF)技术,提出一种改良的无速度传感器模型预测转矩控制(Model Predictive Torqne Control, MPTC)策略。采用EKF方法观测电机转速,以改善船舶推进电机的估计精度并提高控制系统的鲁棒性;采用改良的模型预测控制策略,可实现最优电压矢量输出,减小转矩、磁链波纹和控制器计算量,同时能够提高推进电机的控制性能。仿真结果表明:EKF具有很强的抗干扰性且可精确地估算出电机角度,MPTC与直接转矩控制(Direct Torque Control, DTC)相比,具有更低的转矩脉动和电磁脉动,可提高船舶电力推进的控制性能。

关键词：模型预测转矩控制永磁同步电机扩展卡尔曼滤波器

基于多传感器递推总体最小二乘融合的水下机器人动力学模型参数辨识

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船舶力学 2017年第10期21卷 1263-1270页

作者：朱红坤郭蕴华牟军敏胡甫才任文峰武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉430063 武汉理工大学航运学院武汉430063

对于水下机器人动力学模型辨识问题,如果其观测方程的系数矩阵包含随机扰动,则其最小二乘估计一般是有偏的。为此,该文提出一种基于多传感器递推总体最小二乘融合的水下机器人动力学模型辨识算法(RTLS_F)。首先,给出了集中式总体最小二... 详细信息

对于水下机器人动力学模型辨识问题,如果其观测方程的系数矩阵包含随机扰动,则其最小二乘估计一般是有偏的。为此,该文提出一种基于多传感器递推总体最小二乘融合的水下机器人动力学模型辨识算法(RTLS_F)。首先,给出了集中式总体最小二乘融合的算法;然后,在总体最小二乘框架下,推导出多传感器递推融合估计算法。通过仿真实验对RTLS_F与其它水下机器人动力学参数辨识算法进行了比较。实验结果表明,在系数矩阵和观测向量都含有误差的情况下,最小二乘融合是有偏估计且难以提高估计精度,而RTLS_F算法可以有效改善参数辨识性能。

关键词：多传感器融合递推总体最小二乘水下机器人参数辨识

基于迁移学习的船用低速机燃油喷射系统故障诊断方法研究

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内燃机工程 2023年第1期44卷 17-26页

作者：董飞杨建国范玉胡磊谢良涛白泽方武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉430063 船舶与海洋工程动力系统国家工程实验室武汉430063

针对低速机故障模拟试验成本高和故障样本数据获取难度大的问题,通过建立船用低速机喷油系统模型和一维工作过程模型,采用仿真的方法获取了喷油器喷孔磨损、喷油量减少及喷油正时变化等故障样本,分析了低速机燃油喷射系统故障时的参数... 详细信息

针对低速机故障模拟试验成本高和故障样本数据获取难度大的问题,通过建立船用低速机喷油系统模型和一维工作过程模型,采用仿真的方法获取了喷油器喷孔磨损、喷油量减少及喷油正时变化等故障样本,分析了低速机燃油喷射系统故障时的参数变化规律。基于故障参数的变化规律提取了7个故障特征参数,用主元分析法检验了所提取的特征参数对故障诊断的有效性和故障可分类性。针对传统的机器学习故障诊断算法要求数据独立同分布等问题,提出了基于TrAdaBoost迁移学习算法的低速机燃油喷射系统诊断模型,通过3560个仿真故障样本的验证结果表明其诊断准确率在85%以上,诊断模型可在低速机不同负荷之间实现诊断知识的迁移。

关键词：低速机燃油喷射系统故障仿真故障诊断迁移学习

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新能源船舶混合储能系统关键技术问题综述

中国造船 2018年第1期59卷 226-236页

作者：孙玉伟胡克容严新平汤旭晶袁成清潘鹏程武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉430063 武汉理工大学交通部船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉430063

电力电子变换技术的不断进步为风能、太阳能和燃料电池等新能源技术在船舶中的应用起到了积极的推动作用,为平抑分布式发电装置间歇性和随机性电能输出与不同运行工况下船舶电气负荷持续稳定电能需求之间的矛盾,储能系统在新能源船舶电... 详细信息

电力电子变换技术的不断进步为风能、太阳能和燃料电池等新能源技术在船舶中的应用起到了积极的推动作用,为平抑分布式发电装置间歇性和随机性电能输出与不同运行工况下船舶电气负荷持续稳定电能需求之间的矛盾,储能系统在新能源船舶电力系统的电源能量中继和功耗动态平衡过程中的调控作用显得尤为重要。特别是,储能系统必须同时具备高功率密度和高能量密度的特点,才能满足船舶电力系统中大功率异步电机频繁启动和电气负荷长时间不间断运行的需求。论文介绍了典型储能技术的技术特点,着重探讨集成蓄电池-超级电容的典型混合储能系统,对比分析了无源式和有源式混合储能系统结构的技术差异;从适用电网的不同运行模式(离网型和并网型)和不同优化策略(目标和方法)的角度,分别论述了混合储能系统的容量优化配置问题的解决途径;在此基础上,从能量型与功率型储能元件的匹配控制环节和变流器的运行控制环节,解析了混合储能系统的协调运行控制技术发展现状。

关键词：新能源船舶混合储能系统构架容量配置协调控制