船舶電力系統(tǒng)建模與控制

前言

　　隨著我國航運(yùn)與造船事業(yè)的飛速發(fā)展，一個(gè)航運(yùn)與造船大國如何發(fā)展為航運(yùn)與造船強(qiáng)國成為關(guān)心遠(yuǎn)洋運(yùn)輸與船舶領(lǐng)域發(fā)展的廣大高校師生與科技工作者思考的熱點(diǎn)問題。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)變，需要有知識(shí)創(chuàng)新，需要有相關(guān)理論與技術(shù)的有力支撐，需要培養(yǎng)一批具有良好船舶電力系統(tǒng)理論與專業(yè)技術(shù)的人才，需要他們?yōu)橹M(jìn)行努力與奮斗。目前，海洋船舶的噸位越來越大，尤其是電力推進(jìn)船舶已開始實(shí)質(zhì)性應(yīng)用，船舶電力系統(tǒng)的內(nèi)容因涉及船舶主動(dòng)力系統(tǒng)，成為海洋船舶最重要的系統(tǒng)之一。船舶電力系統(tǒng)建模與控制是電力系統(tǒng)及其相關(guān)理論與技術(shù)的一部分，對(duì)于遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶這樣的海上獨(dú)立與按需移動(dòng)的交通工具，船舶電力系統(tǒng)分布在一個(gè)移動(dòng)與狹小的空間內(nèi)，電氣設(shè)備密度高；船舶電力系統(tǒng)與陸用無窮大電網(wǎng)相比，系統(tǒng)的容量小，但作為單個(gè)移動(dòng)體，船舶電力系統(tǒng)的容量是已知系統(tǒng)中最大的；船舶電力系統(tǒng)的特性與陸用無窮大電網(wǎng)有明顯不同，很多方面不能用無窮大系統(tǒng)進(jìn)行描述，有其固有的運(yùn)行特點(diǎn)。船舶電力系統(tǒng)的建模、特性分析與控制是深入研究船舶電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，非常值得研究。由于船舶工業(yè)環(huán)境惡劣，使得船舶電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題越來越成為許多研究者關(guān)心的問題。　　本書從船舶電力系統(tǒng)的基本概念與工作原理出發(fā)，介紹了船舶電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、機(jī)理建模、非線性建模與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法；分析了船舶電力系統(tǒng)的特性，深入分析了船舶電力系統(tǒng)的混沌與隨機(jī)分形特性。在船舶電力系統(tǒng)控制方面，以船用柴油發(fā)電機(jī)組控制為重點(diǎn)，首先介紹了常用的控制方法，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)形成的船舶電力系統(tǒng)的電壓與頻率的控制原理進(jìn)行了論述；然后重點(diǎn)論述了船用發(fā)電機(jī)組的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法。電能質(zhì)量方面，重點(diǎn)論述了船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量參數(shù)的測量方法與測量系統(tǒng)，論述了船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的改善方法，針對(duì)船級(jí)社對(duì)船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量測量與控制的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行了介紹?！　樘岣哌h(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶電氣/輪機(jī)工程人員的技術(shù)素質(zhì)，世界海事組織要求運(yùn)用船舶自動(dòng)化電站模擬器進(jìn)行船舶電氣/輪機(jī)工程人員的技術(shù)培訓(xùn)。運(yùn)用模擬器進(jìn)行船舶自動(dòng)化電站專業(yè)知識(shí)與技術(shù)培訓(xùn)具有教學(xué)效率高和成本低的優(yōu)點(diǎn)。因此，船舶自動(dòng)化電站系統(tǒng)仿真裝置（模擬器）研究成為國際國內(nèi)相關(guān)行業(yè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。作為船舶電力系統(tǒng)建模與控制的目的之一，最后論述了開發(fā)實(shí)現(xiàn)船舶自動(dòng)化電站系統(tǒng)仿真裝置的一種方法?！　”緯牡?~6章，以及第10章由施偉鋒教授撰寫，第7~9章由許曉彥教授撰寫。博士后燕存良、博士生周左晗、碩士生丁立剛、楊建敏和梁璟旻老師參與了本書的部分編寫工作?！　”緯@得上海市教育委員會(huì)科研創(chuàng)新（重點(diǎn)）項(xiàng)目（12ZZ155）、上海海事大學(xué)研究生教材建設(shè)項(xiàng)目、上海市教育委員會(huì)重點(diǎn)學(xué)科“港航電力傳動(dòng)與控制工程（J50602）”的資助，在此一并表示感謝?！　∠抻谧髡叩乃?，書中難免有不當(dāng)之處，歡迎各位專家批評(píng)指正?！　∽髡摺　?011年12月

內(nèi)容概要

　　《船舶電力系統(tǒng)建模與控制》在介紹船舶電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，論述了船舶電力系統(tǒng)建模的機(jī)理方法、非線性方法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，構(gòu)建了船舶電力系統(tǒng)的數(shù)字仿真系統(tǒng)。作為船舶電力系統(tǒng)建模與控制的應(yīng)用，介紹了一種船舶自動(dòng)化電站模擬器的開發(fā)方法與實(shí)現(xiàn)案例?！洞半娏ο到y(tǒng)建模與控制》深入淺出、內(nèi)容豐富、材料翔實(shí)，有比較多的船舶電力系統(tǒng)建模、分析與控制、船舶電能質(zhì)量參數(shù)檢測與改善的案例，反映了船舶電力系統(tǒng)研究的一些新成果。
　　《船舶電力系統(tǒng)建模與控制》可供在電力系統(tǒng)、船舶電力系統(tǒng)、輪機(jī)工程、系統(tǒng)建模與控制等領(lǐng)域從事研究的廣大科技工作者參考，也可作為相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

書籍目錄

第1章　概述　
　1.1　船舶電力系統(tǒng)的形成與發(fā)展　
　1.2　船舶電力系統(tǒng)建模與控制概述　
　
第2章　船舶電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　
　2.1　船舶電力系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與運(yùn)行工況　
　2.2　典型船舶電力系統(tǒng)　
　2.2.1　柴油機(jī)動(dòng)力裝置船舶電力系統(tǒng)　
　2.2.2　軸帶發(fā)電機(jī)船舶電力系統(tǒng)　
　2.2.3　電力推進(jìn)船舶電力系統(tǒng)　
　2.2.4　船舶應(yīng)急電力系統(tǒng)　
　2.3　船舶電力系統(tǒng)的船級(jí)社規(guī)范要求　
　
第3章　船舶電力系統(tǒng)機(jī)理建模與分析　
　3.1　船舶電力系統(tǒng)廣義模型構(gòu)建　
　3.2　船舶電力系統(tǒng)機(jī)理建模與仿真　
　3.2.1　船舶電力系統(tǒng)建?！?br />　3.2.2　船舶電力系統(tǒng)數(shù)字仿真平臺(tái)的建立　
　3.2.3　船舶電力系統(tǒng)仿真結(jié)果與分析　
　3.3　船舶電力系統(tǒng)非線性建模與混沌現(xiàn)象分析　
　3.3.1　混沌現(xiàn)象與分析方法　
　3.3.2　船舶電力系統(tǒng)非線性建模與隨機(jī)分形　
　3.3.3　船舶電力系統(tǒng)三維自治系統(tǒng)模型與混沌　
　
第4章　船舶柴油發(fā)電機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模　
　4.1　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法　
　4.1.1　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)模型辨識(shí)原理簡述　
　4.1.2　RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與特性　
　4.1.3　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模結(jié)構(gòu)　
　4.2　一種局部遞歸混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　
　4.2.1　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性動(dòng)力學(xué)特性與混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　
　4.2.2　局部遞歸混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué)特性分析　
　4.2.3　局部遞歸混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與學(xué)習(xí)　
　4.3　基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶發(fā)電機(jī)建?！?br />　4.4　基于混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶發(fā)電機(jī)建?！?br />　4.5　船舶電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別　
　4.5.1　離散聯(lián)想記憶原理簡述　
　4.5.2　船舶電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的識(shí)別　
　
第5章　船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制　
　5.1　船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制概念　
　5.1.1　電力系統(tǒng)穩(wěn)定概念與分類　
　5.1.2　船舶電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組控制方式　
　5.2　船舶電力系統(tǒng)電壓與無功功率控制　
　5.2.1　船舶發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與分類　
　5.2.2　船舶發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制基本原理　
　5.2.3　無功功率與電壓控制的其他控制方法　
　5.3　船舶電力系統(tǒng)頻率與有功功率控制　
　5.3.1　船舶發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與分類　
　5.3.2　船舶發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速Smith預(yù)估數(shù)字PID控制　
　5.3.3　船舶發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載控制　
　
第6章　船舶發(fā)電機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制　
　6.1　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法　
　6.2　CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特性　
　6.3　CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制　
　6.4　船舶發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　
　6.5　船舶柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制　
　6.5.1　發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　
　6.5.2　發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速控制算例　
　6.6　船舶發(fā)電機(jī)勵(lì)磁CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制　
　6.6.1　發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　
　6.6.2　發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制算例　
　6.7　船舶柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速與勵(lì)磁雙回路CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行控制　
　6.8　船舶發(fā)電機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)控制　
　
第7章　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量特性及其分析　
　7.1　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量特性分析　
　7.1.1　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量參數(shù)特性　
　7.1.2　供電質(zhì)量與用電質(zhì)量　
　7.1.3　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評(píng)估　
　7.2　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量指標(biāo)　
　7.2.1　通用電網(wǎng)的電能質(zhì)量指標(biāo)　
　7.2.2　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量指標(biāo)　
　7.3　帶變流器子系統(tǒng)的船舶電網(wǎng)諧波分析　
　
第8章　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量參數(shù)測量　
　8.1　電力系統(tǒng)電能質(zhì)量參數(shù)測量方法　
　8.1.1　模擬量系統(tǒng)　
　8.1.2　數(shù)字量系統(tǒng)　
　8.2　電力系統(tǒng)電能質(zhì)量參數(shù)測量系統(tǒng)　　
　8.2.1　常規(guī)電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量參數(shù)測量系統(tǒng)　
　8.2.2　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量參數(shù)測量系統(tǒng)　
　
第9章　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量控制方法與規(guī)范　
　9.1　控制船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的意義　
　9.1.1　電能質(zhì)量與船舶運(yùn)行的安全性　
　9.1.2　電能質(zhì)量參數(shù)與船舶運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性　
　9.2　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量改善方法　
　9.2.1　電力系統(tǒng)電能質(zhì)量改善的通用方法　
　9.2.2　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量改善方法　
　9.2.3　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量控制的展望　
　9.3　船級(jí)社對(duì)船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量測量與控制的規(guī)范　
　9.3.1　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量參數(shù)測量裝置　
　9.3.2　船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量參數(shù)測量與控制的規(guī)范　
　
第10章　船舶自動(dòng)化電站仿真裝置開發(fā)　
　10.1　系統(tǒng)仿真的基本概念　
　10.2　船舶自動(dòng)化電站模擬器模型組成　
　10.3　船舶自動(dòng)化電站模擬器系統(tǒng)硬件支持平臺(tái)　
　10.4　船舶自動(dòng)化電站模擬器系統(tǒng)軟件開發(fā)　
參考文獻(xiàn)　
　　

編輯推薦

　　《船舶電力系統(tǒng)建模與控制》可供在電力系統(tǒng)、船舶電力系統(tǒng)、輪機(jī)工程、系統(tǒng)建模與控制等領(lǐng)域從事研究的廣大科技工作者參考，也可作為相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

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