[发明专利]一种基于信度推理的电推船舶电机PID参数整定方法

说明书

本发明涉及一种基于信度推理的电推船舶电机PID参数整定方法。该方法构造了关于PID控制器参数的信度推理模型；确定信度推理模型的输入特征和输出结果的参考值集合；根据输入特征信号确定PID控制器参数的能力，确定输入信息源的可靠性；计算输入样本特征与参考值的匹配度及每一组输入样本向量激活的证据，对被激活的证据进行融合，得到PID控制器参数的估计值；采用序列线性规划方法对确定PID参数的信度推理模型参数进行实时优化、更新，使闭环控制系统的输出能够实时准确地跟踪输入。本发明能实现对电力推进船舶推进电机转速的智能控制，提高电机控制的实时性和控制精度，降低了PID参数确定模型的复杂性。

技术领域

本发明涉及一种基于信度推理的电力推进船舶他励直流电机递归PID参数整定方法，属于船舶智能控制领域。

背景技术

电力推进船舶以其轻量化、操控性好、高效节能等的优点在航运业得到了更为广泛的应用。由于推进电机的转速控制易受外部载荷扰动、动态非线性等不确定性因素的影响，采用先进的控制策略解决不确定性因素对于推进电机转速的影响，建立高性能的转速控制系统十分必要。PID控制器其具有算法简单、鲁棒性好、可靠性高等优点，可将其用于电力推进船舶的推进电机控制中，但是PID控制器参数的整定直接影响控制系统的性能指标，进而对推进电机的平稳运行产生重要影响，因此PID控制器的参数整定成为电力推进船舶的推进电机转速控制系统设计的核心问题。

在电力推进船舶的电机转速控制中，考虑到系统的非线性、大惯性以及不确定性等特点，若利用固定参数的PID控制方法，则无法保证系统达到理想的控制效果，不足以适应复杂的工况，不能满足高性能指标的控制要求。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于信度推理的电力推进船舶他励直流电机递归PID参数整定方法，该方法以他励直流电机电机为被控对象构成闭环控制系统，通过对PID控制参数的在线调整达到对被控对象的实时控制，从而达到对象输出实时跟踪输入信号的效果。

本发明提出的基于信度推理的电力推进船舶他励直流电机递归PID参数整定方法，包括以下各步骤：

一种基于信度推理的电力推进船舶他励直流电机递归PID参数整定方法，包括以下步骤：

(1)在不加负载的情况下，确定电力推进船舶他励直流电机的传递函数为：

式(1)中G表示他励直流电机的传递函数，u为输入端电枢电压，y为输出端电动机的转速；K_u为传递函数增益系数，T_a(单位：s)为电动机的电磁时间常数，T_m(单位：s)为电机时间常数。

(2)给出增量式PID控制算法的增量表达式和PID控制器输出表达式，计算分别如下

Δu(t)＝K_P[e(t)-e(t-1)]+K_Ie(t)+K_D[e(t)-2e(t-1)+e(t-2)] (2)

u(t)＝u(t-1)+Δu(t) (3)

式(2)中Δu(t)为t时刻的增量，e(t)、e(t-1)和e(t-2)分别为t、(t-1)和(t-2)采样时刻闭环控制系统的偏差值；K_P、K_I、K_D分别为比例、积分和微分系数，K_P∈[0,1]、K_I∈[0,1]、K_D∈[0,1]；式(3)中，u(t)和u(t-1)分别为t、(t-1)时刻PID控制器的输出。