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专利号: 201810902658X
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种船舶电力推进系统变频器报警器设计方法,其特征在于该方法包括以下各步骤:

(1)对于船舶电力推进系统中的380V电站,根据《钢制海船入级规范》,电站所装备的变频器A相输入电压有效值x的正常工作范围为304V~456V,x低于304V为异常过低运行状态,高于456V为异常过高运行状态,对x的采样频率为10.24KHz,令x(k),k=1,2,3,…,K是传感器对监测电压x的在线测量序列,k为采样时刻,采样数量K要大于20000;

(2)设定变频器报警器的辨识框架为Θ={NA,LA,HA},其中NA=0表示变频器处于正常运行状态,LA=1表示变频器处于异常过低运行状态亦即过低报警状态,HA=2表示变频器处于异常过高运行状态亦即过高报警状态;

(3)设报警器的输入为变频器A相电压有效值的采样值x(k),其参考值集合为R={Rm|m=1,2…,M},其中270V=R1

(4)选取步骤(1)中x的测量序列的历史数据集合作为训练样本,排成序列X={x(k),k=1,2,3,…K,K≥20000},并确知其中有KNA个测量值是在变频器处于正常运行状态时测得的,对应输出y(k)=0,KLA个测量值是在变频器处于异常过低运行状态测得的,对应输出y(k)=1,KHA个测量值是在变频器处于异常过高运行状态测得的,对应输出y(k)=2,x(k)需要覆盖x的变化区间[304V,456V],且有KNA+KLA+KHA=K,将x(k)和y(k)表示成样本集合T=[x(k),y(k)],其中[x(k),y(k)]为一个样本向量,将K个样本向量[x(k),y(k)]用关系映射变换方法转化为相应的联合相似度分布,具体步骤如下:(4-1)求取样本向量[x(k),y(k)]中的x(k)与参考值Rm的相似度分布Jr(x(k))={(Rm,αm)|m=1,2...,M}   (1a)其中

αm=(Rm+1-x(k))/(Rm+1-Rm),αm+1=1-αm,Rm≤x(k)≤Rm+1   (1b)αm'=0 m'=1,2,...,M,m'≠m,m+1   (1c)αm表示x(k)匹配参考值Rm的相似度;

(4-2)求取样本向量[x(k),y(k)]中的y(k)匹配参考值Cn的相似度分布Jc(y(k))={(Cn,λn)|n=1,2,3}   (2a)其中

λn=(Cn+1-y(k))/(Cn+1-Cn),λn+1=1-λn,Cn≤y(k)≤Cn+1   (2b)λn'=0 n'=1,2,3,n'≠n,n+1   (2c)λn表示y(k)匹配参考值Cn的相似度;

(4-3)根据步骤(4-1)和步骤(4-2),样本向量[x(k),y(k)]被转化为相似度分布的形式(αmλn,αm+1λn,αmλn+1,αm+1λn+1),其中,αmλn表示x(k)匹配参考值Rm、y(k)匹配参考值Cn的联合相似度;

(5)根据步骤(4),将样本集T中的所有样本向量转化为联合相似度的形式,用它们可构造输出参考值和输入参考值之间的样本映射表,如下表1所示,其中δn,m表示所有输入值x(k)匹配参考值Rm并且输出值y(k)匹配参考值Cn的样本向量[x(k),y(k)]联合相似度之和,表示所有输出值y(k)匹配参考值Cn的样本向量联合相似度之和, 表示所有输入值x(k)匹配参考值Rm的样本向量联合相似度之和,并有表1样本向量[x(k),y(k)]的样本映射表

(6)根据步骤(5)中的样本映射表,可获得当输入值x(k)取参考值Rm时,输出值y(k)为参考值Cn的信度为

并有 则可定义对应于参考值Rm的报警信度为

em=[ξ1,m,ξ2,m,ξ3,m]   (3b)因此,可构造出如表2所示的报警信度分布表来描述输入x(k)和输出y(k)之间的关系;

表2输入x(k)的报警信度分布表

(7)对于新进的测量值x(t),t=1,2,3,…,其必然落入某两个参考值构成的区间[Rm,Rm+1],此时这两个参考值对应的报警信度em和em+1被激活,则测量值x(t)的报警信度可由参考值报警信度em和em+1以加权和的形式获得e={(Cn,vn),n=1,2,3}   (4a)vn=αmξn,m+αm+1ξn,m+1   (4b)(8)根据步骤(7)获得当前t时刻及其以往各个时刻关于过程变量x的报警信度et之后,可以利用报警信度融合规则将当前t时刻报警信度向量与其以往时刻的全局报警信度向量进行融合,得出当前t时刻的全局报警信度向量,记为qt=(qt(NA),qt(LA),qt(HA)),具体步骤如下:(8-1)当t=1时,有q1=e1=(q1(NA),q1(LA),q1(HA)),亦即全局报警信度向量即为该时刻获得的报警信度向量;

(8-2)当t=2时,利用式(4a)和式(4b)获得t=1和t=2的报警信度e1和e2,并设定报警信度权重ai=1,报警信度可靠性bi=0.9,i=1,2,利用报警信度融合规则对它们进行融合,得到融合结果为qt=sg,e(2),g={Cn|n=1,2,3}   (5a)其中

hg,i=aivn   (5d)

亦即把t=1时刻和t=2时刻的报警信度融合得到的结果作为t=2时刻的全局报警信度;

(8-3)当t≥3时,利用式(5a)和式(5d)对t-1时刻的全局报警信度qt-1和当前t时刻的报警信度et进行融合得到当前t时刻的全局报警信度qt;

(9)根据步骤(8)得到的t时刻的全局报警信度向量qt=(qt(NA),qt(LA),qt(HA)),给出报警准则:若qt(HA)≥qt(NA)且qt(HA)≥qt(LA),则输出y(t)=2,过高报警,即说明此时过程变量x的测量值x(t)表明设备处于异常过高运行状态,若qt(NA)≥qt(HA)且qt(NA)≥qt(LA),则输出y(t)=0,不报警,即说明此时过程变量x的测量值x(t)表明设备处于正常运行状态,若qt(LA)≥qt(NA)且qt(LA)≥qt(HA),则输出y(t)=1,过低报警,即说明此时过程变量x的测量值x(t)表明设备处于异常过低运行状态。

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