船舶中压电系统建模与CMAC神经网络控制研究

摘要

当今时代，随着船舶电气水平的节节攀升，船舶的用电设备增多，导致电力系统负荷剧增，而传统的低电压系统满足不了日益增长的用电和功率需求，于是通过提高电力系统的电压等级来实现电力系统的高效配置成为船舶电力系统的发展方向。中压电力系统正是因为它的大容量和经济特性，在大型船舶设计中得到了广泛运用。同时中压电的应用，也使得电力系统的控制要求得到了提升，因此需要尝试新的控制方式来满足控制精度方面的要求。
　　随着计算机技术的发展和控制理论的进步，智能控制方式越来越多地被用于控制系统中。由于神经系统具有记忆和贮存性能，成为智能控制领域的热点，而CMAC神经网络是一种局部逼近神经网络，它能分类储存信息，并且由于它自身拥有的局部泛化能力，可以在一定的范围内进行非线性逼近，而且响应速度快，适合于实时控制，此外还具备自适应性，易于软件实现的优点，可以通过MATLAB、VC等进行程序编写，因此本文采用了CMAC控制。
　　本文首先建立了船舶中压电力系统的各个部分的数学模型，然后在SIMULINK中搭建相应的仿真模型并连成一个整体模型，最后分别运用PID和CMAC-PID控制对所搭建的整体模型进行控制试验。试验结果表明，CMAC-PID控制和PID控制相比，在调速性能方面调节速度快，波动峰值小;在励磁调节方面，端电压回复稳定时间更短。
　　本文提出的CMAC-PID控制方式是一种可行性的尝试，CMAC作为前馈控制，使控制系统保持快速性和鲁棒性，PID起反馈作用，保证系统的稳定性。从而对中压电系统进行更好的控制，提升船舶电力系统的稳定性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 船舶电力系统相关问题的国内外发展及研究现状

1．2．1 中压电力系统的发展现状

1．2．2 控制方式的发展现状

1．3 本文所作的主要工作及论文的主要内容

1．4 本章小结

第2章 中压电力系统概述

2．1 船舶电力系统的组成

2．2 中压电力系统特点

2．3 中性点接地方式

2．3．1 中性点接地方式的分类

2．3．2 中性点接地电流分析

2．4 本章小结

第3章 船舶中压电力系统的数学模型

3．1 柴油机及调速系统的数学模型

3．1．1 调速器的基本组成及工作原理

3．1．2 原动机及调速系统的数学模型

3．2 同步发电机的数学模型

3．2．1 Park变换

3．2．2 同步发电机的标幺化处理

3．2．3 同步发电机数学模型的建立

3．3 励磁调压系统的数学模型

3．3．1 励磁系统概述

3．3．2 励磁系统的作用

3．3．3 励磁系统的数学模型

3．4 负荷模型

3．4．1 静态负荷模型

3．4．2 电动机负荷建模

3．5 变压器数学模型

3．6 本章小结

第4章 CMAC-PID控制器的设计与仿真

4．1 PID控制器

4．1．1 PID控制器模型

4．1．2 PID控制器作用下的系统仿真模型

4．2 CMAC神经网络控制器

4．2．1 CMAC概述

4．2．2 CMAC-PID控制器的设计

4．3 仿真试验

4．3．1 启动试验

4．3．2 突加负载仿真试验

4．3．3 突减静态负载仿真试验

4．3．4 故障仿真试验

4．4 本章总结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢