基于深度强化学习的船舶推进轴系轴承变位调整方法研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xtopg
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在船舶动力系统中,推进轴系的安装质量直接影响到整个系统的工作状态。在轴系安装工作完成后只能测量部分轴系参数如轴承负荷、轴段弯矩等,更多依赖人工经验进行调整以满足规范要求,存在船舶轴系装调过程效率较低,轴承的变位调整缺乏合适的参考模型,不能快速找到当前状态下合理调整方案的问题。本文在国家自然科学基金重点项目(51839005)资助下,基于深度强化学习中的确定性策略梯度算法(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG),开展了利用部分轴承实测负荷预报轴承变位调整技术的研究。首先介绍了深度强化学习算法的演变过程,分析了DDPG算法的原理。该算法能处理连续状态空间中施加连续空间动作的问题,符合轴承变位调整过程的背景。然后利用三弯矩方程构建了轴系的仿真模型,并利用有限元软件验证模型准确性,分析了轴承变位对于轴承负荷的影响。基于轴系的仿真模型,分析了轴承变位调整的马尔科夫决策过程,以此为基础确定了该过程中的状态、动作量,建立了轴承变位调整预测的DDPG算法。在建立好的DDPG算法框架基础上,设计了奖励函数的形式、神经网络的结构,以及相关的算法超参,讨论分析了神经网络学习率对算法收敛性的影响。针对算例中前艉轴承在原始的预测调整方案下负荷偏大的问题,重新设计了奖励函数的形式,经训练后,所预测得到的调整策略明显优于原方案。为进一步减少轴承调整的工作量,分析了顶举法测量负荷带来的误差,并将利用三弯矩方程求解的顶举系数加入到轴系仿真环境中,使得模型能以当前顶举负荷为输入,提出减少轴承调整数量的优化目标,讨论了优化目标实现的方案,并根据优化方案进一步优化了奖励函数的形式,基于新的DDPG算法,能实现减少轴承的调整数量,为实际工程提供理论参考。
其他文献
随着以风光为主的新能源机组大规模并网以及电网换相换流器高压直流输电(linecommutated converter based high-voltage direct-current system,LCC-HVDC)工程的逐年建设,传统电力系统中同步机正被大量替代。以西北电网为代表的聚集性新能源基地,新能源发电经直流群外送的送端电网格局逐步凸显。高比例新能源接入后,电力系统稳定形态和运行特点发生
学位
随着电力电子技术的发展,船舶上的机械或液压驱动方式更多地被更高效、易于操作的电动驱动方式所替代。双馈异步电机凭借其可实现无级调速、小容量功率电力电子设备驱动和继电保护成本更低的优点,适合作为船舶推进电机。双馈异步电机的船舶推进系统运行性能与功率电力电子设备的健康状况有关,为提高基于双馈异步电机的船舶电力推进系统稳定性及故障容错能力,保证船舶故障后的安全运行,针对双馈异步电机高可靠故障容错控制策略的
学位
随着我国电力工业的飞速发展,电网建设规模和设备质量不断得到提高,真空断路器凭借其优异的熄弧能力及环境友好的优点,逐渐成为了我国中压配电领域的主要开断设备。为了推动我国能源绿色低碳转型,提高真空断路器开断性能、推动真空开断技术向更高电压等级发展,逐渐成为了环保型开关技术研究领域的热点。研究表明,真空断路器的开断性能很大程度上取决于开断过程中真空电弧微观粒子的动态演化过程,而金属蒸气作为真空电弧的重要
学位
太赫兹因其安全性高、穿透力强等特点在国防、医学、通信等领域具有广泛的应用前景,是当今非常重要的技术前沿领域。在目前已知的太赫兹波源中,磁场与电场共同作用下的太赫兹回旋管具有功率大,输出稳定的特点,是目前大功率太赫兹波源系统研究的热点。太赫兹回旋管需要多个电源协同配合以实现太赫兹波输出,其中阴极高压电源的作用是建立电场加速电子,并给电子提供能量。随着太赫兹回旋管的发展,对于回旋管阴极高压电源也提出了
学位
风电是一种技术成熟、蕴量丰富、成本低廉的可再生能源发电技术。但风电出力可控性低,直接并网会严重影响系统的安全稳定运行。储能凭借其快速响应和双向充放电的运行特性,是目前减小风电并网影响的有效措施之一。但是储能的造价高、投资回收年限长,如何提高储能利用率、配置合适容量的储能对于提高系统的安全性和经济性具有重要意义。因此,本文围绕储能的多场景应用模式进行研究,主要展开了以下工作:(1)研究了风电的出力特
学位
近年来,我国光伏行业发展迅速,光伏发电装机容量保持高速增长,可以预见,光伏能源未来将成为电力系统主体能源之一。然而,随着我国光伏能源替代程度的加深,电网渐渐表现出弱交流特性,电力系统电压稳定问题日益突出,成为关注的焦点。本文针对大型集中式光伏电站并网场景,围绕高光伏渗透率电力系统静态、暂态电压稳定问题,开展了相关探索与研究工作,并取得了一定成果:(1)根据光伏电站并网的特点,对集中式光伏电站并网电
学位
配电网的精细化规划与负荷的快速发展对中压配电网接线模式提出了较高要求,合理的接线模式对于改善网架结构合理性、提高供电可靠性具有重大意义。互联网及大数据技术的发展为中压配电网接线模式研究提供了新的思路,本文基于大数据技术开展中压配电网接线模式研究,选题和研究具有重要的理论与实际意义。本文首先基于开源大数据收集开源负荷数据并进行数据清洗,对负荷数据进行分类并进行网格空间负荷分布分析。结合总量负荷预测方
学位
近些年来,由于全球各地气候变化剧烈,冰灾发生频率呈现逐年上升的趋势。对于易遭受暴风雪的地区,如美国东北部、加拿大魁北克省、日本北海道等,当地电力线路上极易形成覆冰导致断线倒塔等电力事故,不仅影响供电可靠性,严重时还会由于电力中断、无法取暖而危害居民生命安全。现有的融冰方法以交直流短路融冰技术为主流,但其主要应用于主网。配网由于多为单馈线型导致负荷无法及时转移,当应用交直流短路融冰技术时会导致线路停
学位
近年来,“双碳”目标的提出使得各行各业尤其是能源电力行业对生产制造设备的要求越来越高,不同于以往单纯的低成本、大批量以及高效率生产,现在对于制造业的要求已经在慢慢转变为高质量、高品质和高效能的生产。因此,研发一款具有高功率密度、低齿槽转矩以及优异的电感变化特性的电机是非常具有工程应用和学术研究意义的。本文首先针对目前已有的有关内置式永磁同步电动机的研究工作做了尽可能全面的综述。针对交流永磁同步伺服
学位
随着电力电子技术的广泛应用,现代电力系统中的谐波源数量日益增多。与此同时,多个谐波源的相互作用可能使谐波危害进一步加大。因此,研究现代电力系统的谐波源识别与建模方法,构建适应运行工况变化的谐波源等效模型,能为谐波溯源和治理相关工作提供理论支撑。本文较深入地分析了不同类型谐波源的谐波产生机理和谐波耦合关系,并针对其特征谐波进行了仿真验证。在分析不同谐波源特点的基础上,提出一种基于信息融合的谐波源识别
学位