基于计算机模糊神经网络的船舶主机温度控制与仿真
发布时间：2021-08-17 07:44
船舶柴油动力系统在工作时,由于柴油气缸及活塞的剧烈运动,会产生大量的热量,导致动力系统零部件的温度升高。为了保障柴油动力系统的零部件工作性能,防止出现温度过高导致的失效和破坏,本文结合传统的主机温度控制器,设计一种基于计算机模糊神经网络的主机温度控制系统,并对系统的温控特性进行仿真。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(20)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
计算机模糊神经网络算法的原理图Fig.2Schematicdiagramofcomputerfuzzyneuralnetworkalgorithm
主、辅柴油机、气缸等部件，传统的柴油主机温度控制系统分为淡水冷却系统、油冷系统等类型，主要有压缩机、冷凝器、管路和温度传感器等，图1为传统的船舶主机温度控制系统。图1传统的船舶主机温度控制系统Fig.1Traditionalmarinemainenginetemperaturecontrolsystem船舶柴油主机的温度控制系统经历了较长的发展阶段，按照主机的冷却机理可以分为以下几种：1）开式冷却温度控制系统开式船舶主机冷却温度控制系统是最早的一种温度控制系统，它的特点是直接用船舶所处区域的水进行主机的冷却，在主机冷却过程中，温度控制系统通过水泵和过滤器将舷外水抽送到冷却系统的管路中，海水通过管路与动力主机的气缸、活塞和缸套等设备进行换热，最后通过管路排出。开式冷却温度控制系统的结构与原理简单，且作为冷却介质的海水能够源源不断的提供，降低了冷却成本。但是开式冷却温度控制系统的海水具有腐蚀性，且内部含有较多的杂质，对于温度控制系统的管路有不利的影响。此外，由于采用舷外水进行冷却，不同区域的海水温度存在一定的差异，因此没法保证冷却介质的温度。2）半开放式冷却温度控制系统相对于开式冷却温度控制系统，半开式温度控制系统进行技术优化，将柴油动力系统内零部件的冷却方法分为2种，对于温度较低的零部件采用舷外水作为介质进行冷却；对于动力系统中温度较高的零件，则采用淡水进行冷却换热，淡水回路是一个闭式回路，不与外界环境接触。比如，半开放式冷却温度控制系统在对船舶主、辅机的缸套等高温部件冷却时，采用闭环的循环淡水冷却，然后温度较高的淡水通过换热器将热量传递给舷外水。尽管半开放式冷却温度控制系统一定程度上解决了腐蚀和温度控制精度的问题，但由于系统中仍具有?
??则为：fuzzy(n)(t)=n∑i=1ω(t)2s(t)3。计算机模糊神经网络的控制方程为：F(s,t)={x(t)}=1√2n∑j=1ωj(n)ajbj,ωj(n)ajbj式中，为神经网络节点的权值，为模糊变换因子，为神经网络的变换因子。2.2基于模糊神经网络的船舶主机温度控制系统设计与测试本文结合计算机模糊神经网络，设计一种船舶主机温度控制系统，该系统结合PID控制器和模糊神经网络控制器，原理图如图3所示。图3船舶主机温度控制系统原理图Fig.3Schematicdiagramofmarinemainenginetemperaturecontrolsystem温度控制系统包括温度比较器、执行机构、过热保护器、调制器、PID控制器、过热保护器等，首先确定主机冷却系统的初始设定温度，然后温度比较器将动力系统温度与设定温度比较，将结果发送至PID控制器和模糊神经网络控制器，控制器向执行机构发送指令，实现温度控制。本文针对船舶正常运行工况进行温度控制系统的性能仿真，采集主机的温度变化数据，仿真时间为300s，设定海水温度为25°C，在40s的时候启动柴油发动机，得到主机的温度变化曲线如图4所示。图4主机的温度变化仿真曲线Fig.4Temperaturevariationcurveofmainengine3结语船舶主机的温度控制对于柴油动力系统的正常运行有重要意义，本文在传统的主机温度控制系统基础上，设计一种基于计算机模糊神经网络的主机温度控制与仿真系统，介绍该温度控制系统的原理和工作流程。参考文献：马占有.基于遗传算法的模糊神经网络控制器在烘干炉温度控制系统中的设计与仿真[J].制造业自动化,2010(12):218–220+226.[
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的模糊神经网络控制器在烘干炉温度控制系统中的设计与仿真[J]. 马占有. 制造业自动化. 2010(12)
[2]基于模糊神经网络的温度控制系统研究[J]. 陈伯芳,尹平林,马龙. 计算机与数字工程. 2010(07)
[3]基于模糊神经网络的温度控制系统设计[J]. 李成利,黄存柱,苗建. 微计算机信息. 2010(07)
本文编号：3347367
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(20)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
计算机模糊神经网络算法的原理图Fig.2Schematicdiagramofcomputerfuzzyneuralnetworkalgorithm
主、辅柴油机、气缸等部件，传统的柴油主机温度控制系统分为淡水冷却系统、油冷系统等类型，主要有压缩机、冷凝器、管路和温度传感器等，图1为传统的船舶主机温度控制系统。图1传统的船舶主机温度控制系统Fig.1Traditionalmarinemainenginetemperaturecontrolsystem船舶柴油主机的温度控制系统经历了较长的发展阶段，按照主机的冷却机理可以分为以下几种：1）开式冷却温度控制系统开式船舶主机冷却温度控制系统是最早的一种温度控制系统，它的特点是直接用船舶所处区域的水进行主机的冷却，在主机冷却过程中，温度控制系统通过水泵和过滤器将舷外水抽送到冷却系统的管路中，海水通过管路与动力主机的气缸、活塞和缸套等设备进行换热，最后通过管路排出。开式冷却温度控制系统的结构与原理简单，且作为冷却介质的海水能够源源不断的提供，降低了冷却成本。但是开式冷却温度控制系统的海水具有腐蚀性，且内部含有较多的杂质，对于温度控制系统的管路有不利的影响。此外，由于采用舷外水进行冷却，不同区域的海水温度存在一定的差异，因此没法保证冷却介质的温度。2）半开放式冷却温度控制系统相对于开式冷却温度控制系统，半开式温度控制系统进行技术优化，将柴油动力系统内零部件的冷却方法分为2种，对于温度较低的零部件采用舷外水作为介质进行冷却；对于动力系统中温度较高的零件，则采用淡水进行冷却换热，淡水回路是一个闭式回路，不与外界环境接触。比如，半开放式冷却温度控制系统在对船舶主、辅机的缸套等高温部件冷却时，采用闭环的循环淡水冷却，然后温度较高的淡水通过换热器将热量传递给舷外水。尽管半开放式冷却温度控制系统一定程度上解决了腐蚀和温度控制精度的问题，但由于系统中仍具有?
??则为：fuzzy(n)(t)=n∑i=1ω(t)2s(t)3。计算机模糊神经网络的控制方程为：F(s,t)={x(t)}=1√2n∑j=1ωj(n)ajbj,ωj(n)ajbj式中，为神经网络节点的权值，为模糊变换因子，为神经网络的变换因子。2.2基于模糊神经网络的船舶主机温度控制系统设计与测试本文结合计算机模糊神经网络，设计一种船舶主机温度控制系统，该系统结合PID控制器和模糊神经网络控制器，原理图如图3所示。图3船舶主机温度控制系统原理图Fig.3Schematicdiagramofmarinemainenginetemperaturecontrolsystem温度控制系统包括温度比较器、执行机构、过热保护器、调制器、PID控制器、过热保护器等，首先确定主机冷却系统的初始设定温度，然后温度比较器将动力系统温度与设定温度比较，将结果发送至PID控制器和模糊神经网络控制器，控制器向执行机构发送指令，实现温度控制。本文针对船舶正常运行工况进行温度控制系统的性能仿真，采集主机的温度变化数据，仿真时间为300s，设定海水温度为25°C，在40s的时候启动柴油发动机，得到主机的温度变化曲线如图4所示。图4主机的温度变化仿真曲线Fig.4Temperaturevariationcurveofmainengine3结语船舶主机的温度控制对于柴油动力系统的正常运行有重要意义，本文在传统的主机温度控制系统基础上，设计一种基于计算机模糊神经网络的主机温度控制与仿真系统，介绍该温度控制系统的原理和工作流程。参考文献：马占有.基于遗传算法的模糊神经网络控制器在烘干炉温度控制系统中的设计与仿真[J].制造业自动化,2010(12):218–220+226.[
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的模糊神经网络控制器在烘干炉温度控制系统中的设计与仿真[J]. 马占有. 制造业自动化. 2010(12)
[2]基于模糊神经网络的温度控制系统研究[J]. 陈伯芳,尹平林,马龙. 计算机与数字工程. 2010(07)
[3]基于模糊神经网络的温度控制系统设计[J]. 李成利,黄存柱,苗建. 微计算机信息. 2010(07)
本文编号：3347367
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