粗糙集理論及粗糙混合智能方法在船舶電力系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、目前，船舶控制向著自動化和智能化的方向發(fā)展，發(fā)電機系統(tǒng)的容量不斷增大，船舶電力系統(tǒng)越來越復雜，對船舶電力系統(tǒng)的研究也提出了更高的要求。采用新的人工智能技術(shù)、方法研究船舶電力系統(tǒng)，進行智能化信息處理、動態(tài)建模和智能控制，并應用于船舶電力系統(tǒng)是有現(xiàn)實意義的。 波蘭數(shù)學家Z．Pawlak于1982年提出的粗糙集理論(Rough Set Theory)是一種較新的軟計算方法，它能有效地分析和處理不精確、不一致、不完整等各種不完備信息，并

2、從中發(fā)現(xiàn)隱含的知識，揭示潛在的規(guī)律，在某些方面可以彌補其它軟計算方法的不足。粗糙集理論的發(fā)展以及粗糙集與神經(jīng)網(wǎng)絡的集成研究為船舶電站的建模與控制提供了一種新的思路和方法。目前，粗糙集理論在船舶電站電力系統(tǒng)中的研究和應用還較少，尚處在起步、探索階段。本文利用粗糙集理論在智能信息處理方面的突出特點、強大的數(shù)據(jù)分析能力，以及神經(jīng)網(wǎng)絡的自組織學習、容錯性能，對粗糙集理論以及粗糙集和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡混合系統(tǒng)在船舶電力系統(tǒng)建模與控制中的應用進行探索研

3、究。主要研究內(nèi)容包括： 粗糙集理論算法研究針對粗糙集方法只能處理量化數(shù)據(jù)以及傳統(tǒng)離散化方法存在的缺點，提出了一種基于微粒群優(yōu)化(PSO)的連續(xù)屬性離散化方法，降低了連續(xù)屬性離散化后決策表的不相容度；在深入研究粗糙集理論的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了正區(qū)域的一些有用性質(zhì)，提出了一種基于正區(qū)域的直接求核方法，并給出了兩個利用正區(qū)域求取屬性相對約簡的算法；為了在屬性約簡的過程中省去對屬性正區(qū)域的多次計算，引入了廣義決策表這一工具，發(fā)現(xiàn)了一些度量屬性

4、核與相對約簡的性質(zhì)，提出了一種基于廣義決策表的屬性求核與約簡算法，可以非常簡單地求取屬性的核與相對約簡，所給算法既適用于相容決策表也適用于不相容決策表；由于從實際系統(tǒng)中采集到的數(shù)據(jù)所構(gòu)成的信息系統(tǒng)往往是不完備的，通常要對其進行預處理，提出了一種不完備信息系統(tǒng)的屬性相對約簡算法；決策規(guī)則的約簡是基于粗糙集智能信息處理的一個重要內(nèi)容，基于二進制可辨矩陣給出一個簡單的直接求取決策規(guī)則核的方法，并提出一種決策規(guī)則的約簡算法。 基于粗糙集

5、的徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(粗糙-RBF網(wǎng)絡)粗糙集理論與神經(jīng)網(wǎng)絡都是智能信息處理較為有效的方法，但都有著各自的局限性，同時兩者之間存在著許多互補之處，為兩者的集成研究提供了理論基礎(chǔ)。在深入分析徑向基函數(shù)特性和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于粗糙集理論的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(粗糙-RBF網(wǎng)絡)設(shè)計方法，利用粗糙集簡化神經(jīng)網(wǎng)絡輸入樣本，確定RBF網(wǎng)絡的中心向量候選集和擴展常數(shù)，結(jié)合正交最小二乘(OLS)算法構(gòu)造RBF網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)?；诖植?RBF網(wǎng)絡的

6、船舶發(fā)電機動態(tài)建模方法粗糙集理論和神經(jīng)網(wǎng)絡的集成運用為處理包含不確定、不完整信息的復雜系統(tǒng)提供了一個強有力的工具，也為復雜系統(tǒng)的建模提供了一種新的思路。本文在對粗糙集理論與RBF神經(jīng)網(wǎng)絡集成研究的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有復雜非線性系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡建模存在的缺點與不足，提出了一種基于粗糙-RBF網(wǎng)絡的連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)建模方法，并利用這種方法對具有復雜動態(tài)特性和不確定性的船舶同步發(fā)電機進行建模。 基于粗糙混合智能方法的船舶發(fā)電機勵磁控制粗糙控制是近

7、年來興起的一種新的智能控制方法，粗糙集理論處理不確定性問題的獨特方式以及它與其它理論較好的融合性將有利于它在智能控制領(lǐng)域的進一步發(fā)展。盡管對粗糙控制已經(jīng)進行了一些研究，但數(shù)量和所占據(jù)的地位仍然相對較小，并且都是學術(shù)上的而不是真正意義上的應用。在計算智能領(lǐng)域，通過各種理論與方法相結(jié)合的方式解決實際問題是目前的主要研究方向之一。本文探索了基于粗糙集理論的混合智能算法，并應用于船舶同步發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng)中。針對船舶電力系統(tǒng)的特點，首次提出了