一種基于bdi多智能體的船舶電力系統(tǒng)重構方法
【專利摘要】本發(fā)明設計涉及船舶電力系統(tǒng)故障重構控制，公開了一種BDI多智能體船舶電力系統(tǒng)故障重構方法。該方法以船舶區(qū)域配電系統(tǒng)為控制對象，研究三相短路接地故障時的重構問題。整個船舶電力系統(tǒng)智能體包含決策智能體和執(zhí)行智能體兩大類；各BDI智能體通過傳感器采集電氣量和開關狀態(tài)量信息，在聯(lián)想記憶單元及混沌神經(jīng)網(wǎng)絡作用下，產(chǎn)生反映船舶電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的信念，生成該故障下系統(tǒng)重構策略意愿和考慮電力系統(tǒng)約束的可執(zhí)行意圖。各BDI智能體的信念、意愿及意圖是在數(shù)字控制器的支撐下完成的，通過空氣斷路器、自動裝置分斷開關及接觸器執(zhí)行器作用于船舶電力系統(tǒng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)故障重構，有效切除故障負荷，保證船舶電力系統(tǒng)安全可靠。
【專利說明】—種基于BDI多智能體的船舶電力系統(tǒng)重構方法
【技術領域】:
[0001]本發(fā)明涉及船舶電力系統(tǒng)故障重構控制，特別是一種基于BDI (信念-意愿-意圖)多智能體的船舶電力系統(tǒng)故障重構方法。
【背景技術】:
[0002]隨著我國船舶工業(yè)及航海事業(yè)的迅速發(fā)展，船舶電力系統(tǒng)的容量不斷增大，對電力系統(tǒng)的安全可靠性要求越來越高。為滿足船舶電力系統(tǒng)對供電可靠性較高的要求，船舶電力系統(tǒng)故障重構作為故障時的重構附加優(yōu)化手段得到了相應的研究與應用。近年來，多智能體技術(Mult1-Agent, MA)作為分布式人工智能的重要組成部分，在電力系統(tǒng)重構中的應用發(fā)展迅速，而BDI智能體作為認知型的典型，能夠模擬人的認知思維邏輯推理能力，不僅具有較好的學習能力、交互能力，而且具有較強的自主能力，能夠在船舶電力系統(tǒng)故障時生成滿足船舶電力系統(tǒng)約束的重構策略，縮短電力系統(tǒng)重構時間，提高重構效率。
[0003]船舶電力系統(tǒng)故障重構的BDI多智能體是具有感知能力、問題求解能力和通信能力獨立自治的計算實體，如數(shù)字控制器、軟件程序、數(shù)字測量儀表及重構算法開發(fā)PC機。各BDI智能體通過傳感器感知船舶電力系統(tǒng)電氣量及開關狀態(tài)量信息，并通過通信掌握其他BDI智能體狀態(tài)，能夠針對船舶電力系統(tǒng)的三相短路接地故障信息生成相應的重構策略，通過數(shù)字控制器控制相應空氣斷路器、自動裝置分斷開關及接觸器執(zhí)行器，實現(xiàn)船舶電力系統(tǒng)的故障重構，保障船舶電力系統(tǒng)安全可靠供電，維持船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定高效的運行。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明是根據(jù)船舶電力系統(tǒng)特點，針對船舶電力系統(tǒng)對供電較高的可靠性要求和三相短路接地故障時重構問題，提供一種基于BDI多智能體的船舶電力系統(tǒng)故障重構方法。該方法以船舶環(huán)形區(qū)域配電系統(tǒng)為控制對象，采用節(jié)點結構多智能體配置，將智能體分為:決策智能體和執(zhí)行智能體兩大類,決策智能體包含全局決策智能體和各元件局部決策智能體，各智能體構成梯形結構；基于現(xiàn)場總線各決策智能體間采用點對點方式通訊，各元件局部決策智能體與相應執(zhí)行智能體間采用協(xié)調(diào)者轉發(fā)的廣播通信方式；各智能體的狀態(tài)信息可以在PC機及監(jiān)視上位機上集中顯示，方便監(jiān)控人員及時了解電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)；當船舶電力系統(tǒng)故障時，能夠在BDI多智能體的作用下產(chǎn)生滿足系統(tǒng)約束的可執(zhí)行重構策略意圖，進而在數(shù)字控制器的作用下，作用于船舶電力系統(tǒng)執(zhí)行器，實現(xiàn)船舶電力系統(tǒng)故障重構，提高船舶電力系統(tǒng)的重構效率，保障船舶電力系統(tǒng)供電的安全可靠性。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0006]本發(fā)明基于BDI多智能體的船舶電力系統(tǒng)故障重構方法以船舶環(huán)形區(qū)域配電系統(tǒng)為控制對象，該電力系統(tǒng)主要由船舶柴油發(fā)電機組、電力推進電動機組、母線直供負荷、區(qū)域負荷及電力網(wǎng)絡組成，現(xiàn)場設備層與系統(tǒng)管理層主要采用基于現(xiàn)場總線的通信方式，通過數(shù)字控制器控制船舶柴油發(fā)電機組與電力推進電動機組及開關狀態(tài)的執(zhí)行器，整個船舶電力系統(tǒng)多智能體結構分為智能體層、信息交互層與物理層三個層次。船舶電力系統(tǒng)多智能體分為:決策智能體和執(zhí)行智能體，決策智能體又包括全局決策智能體和各元件局部決策智能體。各元件局部決策智能體包含發(fā)電機決策智能體GA、電力推進電動機決策智能體MA、母線決策智能體BA、母線直供負荷決策智能體LA及區(qū)域負荷決策智能體ZA。各智能體構成梯形結構，基于現(xiàn)場總線各元件局部決策智能體間采用點對點方式通訊，各元件局部決策智能體與相應執(zhí)行智能體間采用協(xié)調(diào)者轉發(fā)的廣播通信方式通訊。
[0007]本發(fā)明根據(jù)上述船舶電力系統(tǒng)多智能體配置及通訊方式將BDI多智能體方法應用于船舶電力系統(tǒng)三相短路接地故障重構研究中，通過各BDI智能體的交互協(xié)作實現(xiàn)船舶電力系統(tǒng)的故障重構。具體實現(xiàn)步驟如下:
[0008]1.船舶電力系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視。由處于現(xiàn)場設備層的發(fā)電機執(zhí)行智能體，電力推進電動機執(zhí)行智能體，母線執(zhí)行智能體，母線直供負荷執(zhí)行智能體和區(qū)域負荷執(zhí)行智能體通過傳感器采樣電力系統(tǒng)電壓、電流、頻率等電氣量及各開關元件狀態(tài)量信息，在聯(lián)想記憶單元的作用下對不完備信息進行處理產(chǎn)生信念(Belief)，反映船舶電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，監(jiān)視船舶電力系統(tǒng)的運行，更新信念庫。
[0009]2.船舶電力系統(tǒng)故障信息的提取。船舶電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路接地故障時，相應執(zhí)行智能體通過傳感器監(jiān)測到電氣量和開關元件狀態(tài)量在故障信息知識庫和混沌神經(jīng)網(wǎng)絡的作用下，實現(xiàn)故障診斷及故障定位，同時將故障信息上傳給相應元件局部決策智能體GA、MA、BA、ZA 或 LA。
[0010]3.船舶電力系統(tǒng)故障隔離。為了減小故障對船舶電力系統(tǒng)的影響，在完成故障診斷及故障定位后，將故障信息上傳的同時各執(zhí)行智能體在數(shù)字控制器的作用下向相應執(zhí)行器發(fā)出動作指令，切除故障。各元件局部決策智能體根據(jù)接收到的故障信息，首先由局部決策智能體根據(jù)意愿(Desire)庫知識，在推理機和混沌神經(jīng)網(wǎng)絡作用下，生成可執(zhí)行的重構策略意圖(Intention)，當局部決策智能體不能生成滿足系統(tǒng)約束的重構策略意圖時，將故障信息上報給全局決策智能體，由全局決策智能體在推理機和混沌神經(jīng)網(wǎng)絡作用下，生成可執(zhí)行的重構策略意圖，同時更新策略庫。
[0011]4.船舶電力系統(tǒng)故障重構方案的生成。該環(huán)節(jié)是最狹義的船舶電力系統(tǒng)故障重構，此環(huán)節(jié)的作用是在船舶電力系統(tǒng)BDI多智能體的協(xié)作下實現(xiàn)了故障的自動定位，并且隔離了故障，產(chǎn)生了可執(zhí)行的故障重構策略意圖，通過人的參與參考所生成的可執(zhí)行重構策略意圖，快速地找出一套既能滿足船舶電力系統(tǒng)運行約束條件又能保障最多負荷供電的船舶電力系統(tǒng)重構方案。
[0012]5.船舶電力系統(tǒng)故障重構方案的執(zhí)行。根據(jù)生成的可執(zhí)行重構策略意圖制定相應的開關動作控制方案，確定各動作開關的動作順序和時間間隔，在數(shù)字控制器的作用下控制各空氣斷路器、自動裝置分段開關及接觸器執(zhí)行器，實現(xiàn)對故障區(qū)域非故障負荷單元的可靠供電。
[0013]有益效果:
[0014]本發(fā)明針對船舶電力系統(tǒng)故障重構問題，設計了一種基于BDI多智能體的船舶電力系統(tǒng)故障重構方法，該方法體現(xiàn)了多智能體分層控制的思想，結合船舶電力系統(tǒng)基于現(xiàn)場總線的集中監(jiān)視，實現(xiàn)了船舶電力系統(tǒng)實時運行狀態(tài)的集中監(jiān)視與故障重構的分散控制；在船舶電力系統(tǒng)故障時，多智能體以分散的方式尋求重構策略，通過基于BDI多智能體的重構方法生成可執(zhí)行重構策略意圖，繼而根據(jù)該重構策略意圖產(chǎn)生重構方案，最終在數(shù)字控制器的作用下通過控制執(zhí)行器，實現(xiàn)船舶電力系統(tǒng)故障重構，該方法不僅為船舶電力系統(tǒng)調(diào)度管理人員提供了參考執(zhí)行方案，而且能有效提高船舶電力系統(tǒng)供電可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0015]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明。
[0016]圖1為本發(fā)明的基于BDI多智能體方法船舶電力系統(tǒng)故障重構原理框圖，其相應的標號說明如表1所示。
[0017]表1圖1標號說明
[0018]
【權利要求】
1.一種基于BDI多智能體的船舶電力系統(tǒng)故障重構方法，所述船舶電力系統(tǒng)包括現(xiàn)場設備層的船舶柴油發(fā)電機組、電力推進電動機組、母線直供負荷、區(qū)域負荷及電力網(wǎng)絡，所述現(xiàn)場設備層與系統(tǒng)管理層采用基于現(xiàn)場總線的通信方式通訊，所述船舶柴油發(fā)電機組與所述電力推進電動機組及開關的通斷狀態(tài)通過數(shù)字控制器進行控制，所述船舶電力系統(tǒng)嵌入BDI多智能體，所述BDI多智能體結構分為智能體層、信息交互層與物理層三個層次，所述BDI多智能體包括:決策智能體和執(zhí)行智能體,所述決策智能體又包括全局決策智能體和各元件局部決策智能體；所述各元件執(zhí)行智能體包含發(fā)電機執(zhí)行智能體、電力推進電動機執(zhí)行智能體、母線執(zhí)行智能體、母線直供負荷執(zhí)行智能體及區(qū)域負荷執(zhí)行智能體；所述智能體構成梯形結構，所述各元件局部決策智能體間基于現(xiàn)場總線采用點對點通信方式通訊，所述各元件局部決策智能體與相應所述執(zhí)行智能體間采用協(xié)調(diào)者轉發(fā)的廣播通信方式通訊，所述方法包括5個步驟: 1)船舶電力系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視:由處于現(xiàn)場設備層的所述船舶柴油發(fā)電機組執(zhí)行所述發(fā)電機智能體，所述電力推進電動機組執(zhí)行所述電力推進電動機智能體，所述母線執(zhí)行所述母線智能體，所述母線直供負荷執(zhí)行所述母線直供負荷智能體，區(qū)域負荷執(zhí)行所述區(qū)域負荷智能體，所述發(fā)電機智能體、所述電力推進電動機智能體、所述母線智能體、所述母線直供負荷智能體、和所述區(qū)域負荷智能體采樣電力系統(tǒng)電壓、電流、頻率等電氣量及各控制開關元件的通斷狀態(tài)量信息，監(jiān)視船舶電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，所述電氣量和所述開關元件狀態(tài)量信息在聯(lián)想記憶單元的作用下產(chǎn)生相應的信念，更新信念庫； 2)船舶電力系統(tǒng)故障信息的提取:所述船舶電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路接地故障時，相應的執(zhí)行智能體根據(jù)監(jiān)測到的所述電氣量信息和所述開關元件狀態(tài)量信息在故障信息知識庫和混沌神經(jīng)網(wǎng)絡的作用下，診斷故障實現(xiàn)故障信息定位，同時將所述故障信息反饋上報給相應所述各元件局部決策智能體； 3)船舶電力系統(tǒng)故障隔離:在完成故障診斷及故障定位后，在進行所述故障信息上傳的同時，所述各執(zhí)行智能體向相應的執(zhí)行器，發(fā)出動作指令，切除故障，所述各元件局部決策智能體根據(jù)接收到的所述故障信息，首先由所述各元件局部決策智能體根據(jù)意愿庫知識，在所述推理機和所述混沌神經(jīng)網(wǎng)絡作用下，生成可執(zhí)行的重構策略意圖，當所述各元件局部決策智能體不能生成滿足系統(tǒng)約束的所述重構策略意圖時，將所述故障信息上報給所述全局決策智能體，由所述全局決策智能體在所述推理機和所述混沌神經(jīng)網(wǎng)絡作用下，生成相應的所述重構策略，同時更新策略庫； 4)船舶電力系統(tǒng)故障恢復重構方案的生成:所述船舶電力系統(tǒng)在所述各智能體的協(xié)作下實現(xiàn)了基本的自動化功能故障定位，并且自動隔離了故障之后，確定需要恢復供電的區(qū)域，通過人的參與參考所生成的可執(zhí)行重構策略意圖快速地找出一套既能滿足船舶電力系統(tǒng)運行約束條件又能保障最多負荷恢復供電的開關運行方案； 5)船舶電力系統(tǒng)故障重構方案的執(zhí)行:根據(jù)生成的可執(zhí)行所述重構策略意圖制定相應的開關動作方案，確定各動作開關的動作順序和時間間隔，在數(shù)字控制器的作用下控制各空氣斷路器、自動裝置分段開關及接觸器執(zhí)行器，實現(xiàn)對故障區(qū)域非故障負荷單元的可靠供電。
【文檔編號】G06F19/00GK103745120SQ201410029904
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權日:2014年1月22日
【發(fā)明者】張威, 施偉鋒, 金石, 李偉翔 申請人:上海海事大學