一种基于bdi多智能体的船舶电力系统重构方法
【专利摘要】本发明设计涉及船舶电力系统故障重构控制，公开了一种BDI多智能体船舶电力系统故障重构方法。该方法以船舶区域配电系统为控制对象，研究三相短路接地故障时的重构问题。整个船舶电力系统智能体包含决策智能体和执行智能体两大类；各BDI智能体通过传感器采集电气量和开关状态量信息，在联想记忆单元及混沌神经网络作用下，产生反映船舶电力系统运行状态的信念，生成该故障下系统重构策略意愿和考虑电力系统约束的可执行意图。各BDI智能体的信念、意愿及意图是在数字控制器的支撑下完成的，通过空气断路器、自动装置分断开关及接触器执行器作用于船舶电力系统，实现电力系统故障重构，有效切除故障负荷，保证船舶电力系统安全可靠。
【专利说明】—种基于BDI多智能体的船舶电力系统重构方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及船舶电力系统故障重构控制，特别是一种基于BDI (信念-意愿-意图)多智能体的船舶电力系统故障重构方法。
【背景技术】:
[0002]随着我国船舶工业及航海事业的迅速发展，船舶电力系统的容量不断增大，对电力系统的安全可靠性要求越来越高。为满足船舶电力系统对供电可靠性较高的要求，船舶电力系统故障重构作为故障时的重构附加优化手段得到了相应的研究与应用。近年来，多智能体技术(Mult1-Agent, MA)作为分布式人工智能的重要组成部分，在电力系统重构中的应用发展迅速，而BDI智能体作为认知型的典型，能够模拟人的认知思维逻辑推理能力，不仅具有较好的学习能力、交互能力，而且具有较强的自主能力，能够在船舶电力系统故障时生成满足船舶电力系统约束的重构策略，缩短电力系统重构时间，提高重构效率。
[0003]船舶电力系统故障重构的BDI多智能体是具有感知能力、问题求解能力和通信能力独立自治的计算实体，如数字控制器、软件程序、数字测量仪表及重构算法开发PC机。各BDI智能体通过传感器感知船舶电力系统电气量及开关状态量信息，并通过通信掌握其他BDI智能体状态，能够针对船舶电力系统的三相短路接地故障信息生成相应的重构策略，通过数字控制器控制相应空气断路器、自动装置分断开关及接触器执行器，实现船舶电力系统的故障重构，保障船舶电力系统安全可靠供电，维持船舶电力系统稳定高效的运行。
【发明内容】
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[0004]本发明是根据船舶电力系统特点，针对船舶电力系统对供电较高的可靠性要求和三相短路接地故障时重构问题，提供一种基于BDI多智能体的船舶电力系统故障重构方法。该方法以船舶环形区域配电系统为控制对象，采用节点结构多智能体配置，将智能体分为:决策智能体和执行智能体两大类,决策智能体包含全局决策智能体和各元件局部决策智能体，各智能体构成梯形结构；基于现场总线各决策智能体间采用点对点方式通讯，各元件局部决策智能体与相应执行智能体间采用协调者转发的广播通信方式；各智能体的状态信息可以在PC机及监视上位机上集中显示，方便监控人员及时了解电力系统的运行状态；当船舶电力系统故障时，能够在BDI多智能体的作用下产生满足系统约束的可执行重构策略意图，进而在数字控制器的作用下，作用于船舶电力系统执行器，实现船舶电力系统故障重构，提高船舶电力系统的重构效率，保障船舶电力系统供电的安全可靠性。
[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]本发明基于BDI多智能体的船舶电力系统故障重构方法以船舶环形区域配电系统为控制对象，该电力系统主要由船舶柴油发电机组、电力推进电动机组、母线直供负荷、区域负荷及电力网络组成，现场设备层与系统管理层主要采用基于现场总线的通信方式，通过数字控制器控制船舶柴油发电机组与电力推进电动机组及开关状态的执行器，整个船舶电力系统多智能体结构分为智能体层、信息交互层与物理层三个层次。船舶电力系统多智能体分为:决策智能体和执行智能体，决策智能体又包括全局决策智能体和各元件局部决策智能体。各元件局部决策智能体包含发电机决策智能体GA、电力推进电动机决策智能体MA、母线决策智能体BA、母线直供负荷决策智能体LA及区域负荷决策智能体ZA。各智能体构成梯形结构，基于现场总线各元件局部决策智能体间采用点对点方式通讯，各元件局部决策智能体与相应执行智能体间采用协调者转发的广播通信方式通讯。
[0007]本发明根据上述船舶电力系统多智能体配置及通讯方式将BDI多智能体方法应用于船舶电力系统三相短路接地故障重构研究中，通过各BDI智能体的交互协作实现船舶电力系统的故障重构。具体实现步骤如下:
[0008]1.船舶电力系统运行状态监视。由处于现场设备层的发电机执行智能体，电力推进电动机执行智能体，母线执行智能体，母线直供负荷执行智能体和区域负荷执行智能体通过传感器采样电力系统电压、电流、频率等电气量及各开关元件状态量信息，在联想记忆单元的作用下对不完备信息进行处理产生信念(Belief)，反映船舶电力系统的运行状态，监视船舶电力系统的运行，更新信念库。
[0009]2.船舶电力系统故障信息的提取。船舶电力系统发生三相短路接地故障时，相应执行智能体通过传感器监测到电气量和开关元件状态量在故障信息知识库和混沌神经网络的作用下，实现故障诊断及故障定位，同时将故障信息上传给相应元件局部决策智能体GA、MA、BA、ZA 或 LA。
[0010]3.船舶电力系统故障隔离。为了减小故障对船舶电力系统的影响，在完成故障诊断及故障定位后，将故障信息上传的同时各执行智能体在数字控制器的作用下向相应执行器发出动作指令，切除故障。各元件局部决策智能体根据接收到的故障信息，首先由局部决策智能体根据意愿(Desire)库知识，在推理机和混沌神经网络作用下，生成可执行的重构策略意图(Intention)，当局部决策智能体不能生成满足系统约束的重构策略意图时，将故障信息上报给全局决策智能体，由全局决策智能体在推理机和混沌神经网络作用下，生成可执行的重构策略意图，同时更新策略库。
[0011]4.船舶电力系统故障重构方案的生成。该环节是最狭义的船舶电力系统故障重构，此环节的作用是在船舶电力系统BDI多智能体的协作下实现了故障的自动定位，并且隔离了故障，产生了可执行的故障重构策略意图，通过人的参与参考所生成的可执行重构策略意图，快速地找出一套既能满足船舶电力系统运行约束条件又能保障最多负荷供电的船舶电力系统重构方案。
[0012]5.船舶电力系统故障重构方案的执行。根据生成的可执行重构策略意图制定相应的开关动作控制方案，确定各动作开关的动作顺序和时间间隔，在数字控制器的作用下控制各空气断路器、自动装置分段开关及接触器执行器，实现对故障区域非故障负荷单元的可靠供电。
[0013]有益效果:
[0014]本发明针对船舶电力系统故障重构问题，设计了一种基于BDI多智能体的船舶电力系统故障重构方法，该方法体现了多智能体分层控制的思想，结合船舶电力系统基于现场总线的集中监视，实现了船舶电力系统实时运行状态的集中监视与故障重构的分散控制；在船舶电力系统故障时，多智能体以分散的方式寻求重构策略，通过基于BDI多智能体的重构方法生成可执行重构策略意图，继而根据该重构策略意图产生重构方案，最终在数字控制器的作用下通过控制执行器，实现船舶电力系统故障重构，该方法不仅为船舶电力系统调度管理人员提供了参考执行方案，而且能有效提高船舶电力系统供电可靠性。
【专利附图】
【附图说明】:
[0015]以下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本发明。
[0016]图1为本发明的基于BDI多智能体方法船舶电力系统故障重构原理框图，其相应的标号说明如表1所示。
[0017]表1图1标号说明
[0018]
【权利要求】
1.一种基于BDI多智能体的船舶电力系统故障重构方法，所述船舶电力系统包括现场设备层的船舶柴油发电机组、电力推进电动机组、母线直供负荷、区域负荷及电力网络，所述现场设备层与系统管理层采用基于现场总线的通信方式通讯，所述船舶柴油发电机组与所述电力推进电动机组及开关的通断状态通过数字控制器进行控制，所述船舶电力系统嵌入BDI多智能体，所述BDI多智能体结构分为智能体层、信息交互层与物理层三个层次，所述BDI多智能体包括:决策智能体和执行智能体,所述决策智能体又包括全局决策智能体和各元件局部决策智能体；所述各元件执行智能体包含发电机执行智能体、电力推进电动机执行智能体、母线执行智能体、母线直供负荷执行智能体及区域负荷执行智能体；所述智能体构成梯形结构，所述各元件局部决策智能体间基于现场总线采用点对点通信方式通讯，所述各元件局部决策智能体与相应所述执行智能体间采用协调者转发的广播通信方式通讯，所述方法包括5个步骤: 1)船舶电力系统运行状态监视:由处于现场设备层的所述船舶柴油发电机组执行所述发电机智能体，所述电力推进电动机组执行所述电力推进电动机智能体，所述母线执行所述母线智能体，所述母线直供负荷执行所述母线直供负荷智能体，区域负荷执行所述区域负荷智能体，所述发电机智能体、所述电力推进电动机智能体、所述母线智能体、所述母线直供负荷智能体、和所述区域负荷智能体采样电力系统电压、电流、频率等电气量及各控制开关元件的通断状态量信息，监视船舶电力系统的运行状态，所述电气量和所述开关元件状态量信息在联想记忆单元的作用下产生相应的信念，更新信念库； 2)船舶电力系统故障信息的提取:所述船舶电力系统发生三相短路接地故障时，相应的执行智能体根据监测到的所述电气量信息和所述开关元件状态量信息在故障信息知识库和混沌神经网络的作用下，诊断故障实现故障信息定位，同时将所述故障信息反馈上报给相应所述各元件局部决策智能体； 3)船舶电力系统故障隔离:在完成故障诊断及故障定位后，在进行所述故障信息上传的同时，所述各执行智能体向相应的执行器，发出动作指令，切除故障，所述各元件局部决策智能体根据接收到的所述故障信息，首先由所述各元件局部决策智能体根据意愿库知识，在所述推理机和所述混沌神经网络作用下，生成可执行的重构策略意图，当所述各元件局部决策智能体不能生成满足系统约束的所述重构策略意图时，将所述故障信息上报给所述全局决策智能体，由所述全局决策智能体在所述推理机和所述混沌神经网络作用下，生成相应的所述重构策略，同时更新策略库； 4)船舶电力系统故障恢复重构方案的生成:所述船舶电力系统在所述各智能体的协作下实现了基本的自动化功能故障定位，并且自动隔离了故障之后，确定需要恢复供电的区域，通过人的参与参考所生成的可执行重构策略意图快速地找出一套既能满足船舶电力系统运行约束条件又能保障最多负荷恢复供电的开关运行方案； 5)船舶电力系统故障重构方案的执行:根据生成的可执行所述重构策略意图制定相应的开关动作方案，确定各动作开关的动作顺序和时间间隔，在数字控制器的作用下控制各空气断路器、自动装置分段开关及接触器执行器，实现对故障区域非故障负荷单元的可靠供电。
【文档编号】G06F19/00GK103745120SQ201410029904
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】张威, 施伟锋, 金石, 李伟翔 申请人:上海海事大学