[发明专利]船舶动力系统的多层级模型构建方法、装置及电子设备

说明书

本发明提供一种船舶动力系统的多层级模型构建方法、装置及电子设备，船舶动力系统的多层级模型构建方法，包括：将船舶动力系统划分为多个层级，并基于所述多个层级以及所述船舶动力系统的组成和运行特征，得到多层级仿真框架；基于所述多层级仿真框架，构建多层级系统级仿真模型；其中，所述多层级系统级仿真模型包括船舶动力系统仿真模型，以及所述船舶动力系统下的多层级仿真模型；基于所述多层级系统级仿真模型的仿真结果，得到多层级降阶模型。本发明提供的船舶动力系统的多层级模型构建方法、装置及电子设备，可以实现提升船舶动力系统仿真时的计算效率，降低仿真时长。

技术领域

本发明涉及船舶动力技术领域，尤其涉及一种船舶动力系统的多层级模型构建方法、装置及电子设备。

背景技术

动力系统是船舶等海洋装备的重要组成部分，是船舶等海洋装备的动力来源，是船舶等海洋装备安全稳定运行的基础，对船舶等海洋装备综合性能有决定性影响。船舶动力系统的精准预测对动力系统优化设计、提升动力系统综合性能具有重要意义。

随着数值求解方法以及计算机技术的飞速提升，船舶动力系统的动态仿真逐渐成为现实。然而船舶动力系统设备及子系统众多、耦合关系复杂、多层次特性明显、同时在海洋条件下参数波动而呈现非稳态特性，对整个系统采用三维非稳态数值模拟一方面计算量巨大，无法承受，另一方面收敛困难，系统级仿真是当前船舶动力系统动态仿真较为可靠的方法。

基于系统运行机理、守恒方程等，采用面向对象的统一建模语言开展系统级仿真分析是当前船舶动力系统动态仿真的主流方法，需要注意的是，由于船舶动力系统具有典型的多层次特征，尤其是如齿轮箱、汽轮发电机等设备组成复杂，从最细节特征，如每一个阀门、弯头等特征出发，构建设备或子系统模型尽管能较为精确描述设备或子系统运行特性，具有较高的仿真精度及通用性，但仿真速度慢、难以满足未来数字孪生实时/准实时仿真需求；而通过试验数据或者预设数据等方法尽管预测速度有所提升，但其专用性较强，适用范围有限，难以满足可扩展、通用性等方面需求。

发明内容

本发明提供一种船舶动力系统的多层级模型构建方法、装置及电子设备，用以解决现有技术中对船舶动力系统进行仿真时，存在难以兼顾模型通用性、仿真精度与仿真速度的难点，实现船舶动力系统的高效、快速仿真分析。

本发明提供一种船舶动力系统的多层级模型构建方法，包括：

将船舶动力系统划分为多个层级，并基于所述多个层级以及所述船舶动力系统的组成和运行特征，得到多层级仿真框架；

基于所述多层级仿真框架，构建多层级系统级仿真模型；其中，所述多层级系统级仿真模型包括船舶动力系统仿真模型，以及所述船舶动力系统下的多层级仿真模型；

基于所述多层级系统级仿真模型的仿真结果，得到多层级降阶模型。

根据本发明提供的船舶动力系统的多层级模型构建方法，所述基于所述多层级系统级仿真模型的仿真结果，得到多层级降阶模型，包括：

获取样本空间工况数据，并将所述样本空间工况数据输入至所述多层级系统级仿真模型，得到多层级系统级仿真数据库；

基于所述多层级系统级仿真数据库，得到多层级数据矩阵；

基于所述多层级数据矩阵，得到多层级基向量和多层级基系数；

基于所述多层级基向量和所述多层级基系数，得到所述多层级降阶模型。

根据本发明提供的船舶动力系统的多层级模型构建方法，还包括：

获取新样本空间工况数据，并将所述新样本空间工况数据输入至所述系统级仿真模型，得到系统级仿真新结果；

将所述新样本空间工况数据输入至所述降阶模型，得到降阶模型预测结果；