[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

说明书

本发明涉及一种半潜平台快速排载系统的优化控制方法，包括：建立分数阶PI^λD^μ控制器模型；以工频空压机组和变频空压机的总功耗以及目标水位为目标进行寻优，建立变频空压机的频率的适应度函数；根据适应度函数基于粒子群算法对分数阶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；根据粒子群分数阶PI^λD^μ控制器模型控制变频器的频率。基于粒子群算法的分数阶PI^λD^μ控制器在半潜平台的起重作业工况中，比传统PID控制器用时更少，比分数阶PI^λD^μ控制器节能效果更可观，基于PSO的分数阶PI^λD^μ控制器既继承了分数阶PI^λD^μ控制器快速性的特点，又在粒子群算法的优化下改善了节能性，综合性能更加优越，半潜平台起重作业工况中变频空压机找到了合适的频率控制方法。

技术领域

本发明涉及压缩空气排载系统设计技术领域，尤其涉及一种半潜平台快速排载系统的优化控制方法及系统。

背景技术

最早被用于潜艇紧急上浮的压缩空气快速排载系统，已被用于半潜式起重平台的压载系统设计中。压缩空气排载系统就是利用空气压缩机在压载舱内实现超压，将舱内压载水快速吹除，其排载速度非常快，最高可以达到常规离心泵的数十倍，采用压缩空气排载系统可以极大加速排载过程。

2017年工信部高技术船舶专项一“半潜式起重拆解平台开发”，对快速排载系统的空压机组进行节能改造研究。快速排载系统一般由控制系统、空压机系统、管路及压载舱系统三部分组成，如图1所示为现有技术中一种快速排载系统的实施例的结构框图，由图1可知，该快速排载系统的实施例中，控制系统主要设备是压力控制系统装置1，空压机系统主要设备有工频空压机组2、变频器3、电机4和变频空压机5，管路及压载舱系统主要设备有管路、阀门、快速压载舱6和压力传感器。

快速排载系统中的空压机是半潜式起重平台中主要的耗能设备之一，它主要的作用是产生压缩空气对起重侧压载舱进行快速排载，以调节平台的稳态。但是现有技术中半潜式起重平台快速排载系统中的空压机的控制方式，存在落后、能耗大、效率低下等问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种半潜平台快速排载系统的优化控制方法，解决现有技术中空压机的控制方式存在落后、能耗大、效率低下等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：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，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。

本发明提供一种半潜平台快速排载系统的优化控制系统，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，所述优化控制系统包括与所述变频器连接的控制单元，所述控制单元包括：控制器模型建立模块、适应度函数建立模块、参数优化模块和变频器控制模块；