[发明专利]一种半潜平台快速排载系统的优化控制方法及系统

权利要求书

1.一种半潜平台快速排载系统的优化控制方法，所述快速排载系统包括电机、工频空压机组、变频器和变频空压机，所述变频器通过对应的所述电机控制所述变频空压机的工作，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，建立分数阶PI^λD^μ控制器模型；

步骤2，以所述工频空压机组和所述变频空压机的总功耗以及目标水位为目标进行寻优，建立所述变频空压机的频率的适应度函数；

步骤3，根据所述适应度函数基于粒子群算法对所述分数阶PI^λD^μ控制器模型的参数进行优化，建立粒子群分数阶PI^λD^μ控制器模型；

步骤4，根据所述粒子群分数阶PI^λD^μ控制器模型控制所述变频器的频率；

所述步骤1中建立的所述分数阶PI^λD^μ控制器模型的传递函数为：

其中，K_p、K_i、K_d、λ和μ为所述分数阶PI^λD^μ控制器模型的参数，λ和μ分别为所述分数阶PI^λD^μ控制器模型的积分和微分的阶次；

所述步骤2中建立所述适应度函数使所述目标的值最小，建立的所述变频空压机的频率的适应度函数为：

f(t)＝K_pΔp(t)+K_iD^-λΔp(t)+K_dD^μΔp(t)；

所述目标的函数为：fun＝W+k₁h_a+k₂h_b；

其中，f(t)为t时刻变频空压机的频率；Δp(t)为t时刻压缩空气总管内的气体压力与设定压力的差值；fun为目标，W为所述工频空压机组和所述变频空压机的总功耗；h_a为第一主浮筒立柱压载舱的水位，k₁为第一主浮筒立柱压载舱的水位项的权重；h_b为第二主浮筒立柱压载舱的水位，k₂为第二主浮筒立柱压载舱的水位项的权重；

所述工频空压机组和所述变频空压机的总功耗W的计算式为：

W＝∫(P_工+P_f)dt；

其中，P_工表示所述工频空压机组的功率，P_f表示所述变频空压机的功率；

P_e表示工频空压机的额定功率，V_{suc_f}表示变频空压机的吸气量，V_suc表示工频空压机额定工况下的吸气量，n表示工频空压机额定工况下的转速，n_f表示变频空压机的转速，其中，e₁、e₂、e₃满足：e₁+e₂+e₃＝1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中基于粒子群算法对所述分数阶PI^λD^μ控制器模型的参数进行优化时，粒子在空间飞行的速度和位置的更新公式为：

其中，w为改变粒子的大小能够决定粒子当前速度继承的大小的惯性权重；和分别为粒子第k次迭代和第k+1次迭代时的速度向量；和是第k次迭代和第k+1次迭代时的粒子位置；pbest_i表示粒子本身找到的最优解的位置；gbest表示整个种群目前找到的最优解的位置；c₁和c₂为学习因子；r₁和r₂为加速因子，在[0,1]中随机产生。

3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述工频空压机组包括至少两台工频空压机；

两台所述工频空压机和所述变频空压机的加/卸载压力呈阶梯状递增。