[发明专利]优化方法

说明书

本发明提供了一种优化可重新配置的电力系统的性能的计算机实现的方法。所述方法包括以下步骤：接收所述电力系统的操作配置文件；将所述操作配置文件划分成多个子阶段；在所述操作配置文件的每个子阶段上执行所述电力系统的近似优化例程，以导出所述电力系统的相应的近似优化的配置；在所述操作配置文件的相应子阶段上执行每个近似优化的配置的精细优化例程，以导出针对所述子阶段的相应的精细优化的配置；以及定义所述电力系统的设置以实现对所述电力系统的所述精细优化的配置。

技术领域

本公开涉及一种优化可重新配置的电力系统的性能的计算机实现的方法。

背景技术

对任务/操作配置文件的电力系统优化，特别是在载具诸如飞行器的背景下，通常被视为有限时域优化问题。在行程的有限时域内的每个时间实例处，可以确定电力系统的最佳配置。有一项建议是将此作为模型预测控制解决方案来解决(Huang,Y.等人，2017年，“Model predictive control power management strategies for HEVs:A review”，《Journal of Power Sources》)。然而，解决在每一个时间步长上具有一整组决策变量的整个任务内的问题在计算上面临巨大挑战—特别是对于非线性系统。在非载具电力系统诸如静电发电机方面也可能遇到类似的问题。

先前，此难题的解决方案是在不同的时间标度内分层分解问题。例如，已知基于时间标度，即基于功率部件的基础物理动力学来分解电动船舶的电力优化问题(Xie,Y.,Seenumani,G.和Sun,J.，2008年，《Grand Challenges in Modelling and Simulation》会议论文集中的“Real-time Simulation and Optimisation of Multi-scale ShipboardPower Systems”)。然而，这需要构建不同的模型，并且假定以适于用优化器求解的方式对慢速时间标度进行建模。此外，如果系统在任何时间标度上都是非线性的，则该问题不具有确定性或收敛保证。

发明内容

因此，在第一方面，提供了一种优化可重新配置的电力系统的性能的计算机实现的方法，包括以下步骤：

接收所述可重新配置的电力系统的操作配置文件；

将所述操作配置文件划分成多个子阶段；

在所述操作配置文件的每个子阶段上执行所述电力系统的近似优化例程，以导出所述电力系统的相应的近似优化的配置；

在所述操作配置文件的相应子阶段上执行每个近似优化的配置的精细优化例程，以导出针对所述子阶段的相应的精细优化的配置；以及

定义所述电力系统的设置以实现对所述电力系统的所述精细优化的配置。

有利的是，该方法提供了一种在实际的时间范围内解决复杂的大规模优化问题的方法。近似优化允许通过固定用于细粒度优化的边界条件来解耦子阶段，从而允许在不依赖于其他子阶段的情况下更简单地解决细粒度优化。这种优化可用于改善参数，诸如：燃料消耗量、电力可利用率、电力效率和部件健康状况。

该计算机实现的方法可以具有以下任一种可选特征，或者在它们兼容的范围内，可以具有以下可选特征的任何组合。

可重新配置的电力系统可以是载具中的电力系统。操作配置文件则可以是载具的任务配置文件。载具可以是飞行器、船舶、火车、汽车等。任务配置文件可适合于载具类型。例如，飞行器的飞行计划；船舶的运输路线和计划表；混合机车系统的路线、时间表和铁路网信令信息、速度限制、倾斜度、架空电力线的可用性等；针对汽车的具有不同类别的环境的路线。