电力论文栏目提供最新电力论文格式、电力论文硕士论文范文。详情咨询QQ:357500023(论文辅导)

应用模糊数学理论对舰船电力系统生命力进行模糊综合评判

日期:2018年01月15日 编辑: 作者:无忧论文网 点击次数:2013
论文价格:免费 论文编号:lw200911281155172376 论文字数:2323 所属栏目:电力论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:职称论文 Thesis for Title
   摘 要 应用模糊数学理论对舰船电力系统生命力进行了模糊综合评判,讨论了舰船电力系统在多种武器攻击下的模糊评估模型,并以某型舰艇的电力系统为例,通过对其子系统的模糊评估分析,得出整个电力系统的生命力指标。评估结果说明了根据加权模糊综合评判模型,可以把模糊性很强的舰船生命力指标定量化,为电力系统设计方案选优提供依据。
 Abstract : The paper gives a weighted fuzzy estimation of the survivability of warship elect ric power system with the method of fuzzy math , and establishes and discusses a weighted survivability fuzzy estimation model of warship elect ric power system under the condition being attacked by manifold weapons. With this estimation method , the power system of a certain2type warship is taken as an example , the system’s survivability parameters are derived by the fuzzy estimation of survivability of it s subsystems. The estimation result s show that the quite fuzzy survivability can be quantified. This estimation method can be taken as reference for an optimum design of a warship power system.

    0  引 言

  舰船电力系统生命力是指电力系统最大限度地恢复或保持电能并使战斗器材及辅机连续工作时与战斗破损及事故破损作斗争的能力。现代舰艇战斗力对电力的依赖性越来越强,电力系统的生命力视为舰船系统生命力的重要组成部分。舰船电力系统结构十分复杂,是一个多层次多目标的结构模型。所以要全面分析这样复杂的系统结构函数,用经典的方法是比较困难的。模糊数学的发展为舰艇生命力的评估提供了数学工具,所以我们采用模糊综合评估法。本文以某型舰艇电力系统为例,建立了在多种武器攻击下的模糊综合评判模型,并运用此模型对其生命力进行具体评估。

    1  电力系统的加权模糊评估模型

    1. 1  基本假设
    由于舰船电力系统生命力的涉及面宽,且电力系统的元件很多、布局复杂,为此,仅考虑主要部件的抗损能力,并作如下假设:
    (1) 攻击武器类型:考虑低、中、高容量武器(如炮弹、激光炸弹、反舰导弹、鱼雷、水雷) 和核武器。
    (2) 直接命中攻击下对电力系统的破坏,按武器对舰体的破坏半径R 来考虑。
    (3) 根据信息论中最大熵的概念,认为武器的命中点沿舰长方向是均匀分布的。
    1. 2  攻击武器及其权重
    攻击武器集是以影响评估对象的各种武器为元素所组成的一个普通集合,以W 表示。根据二战以来的统计资料表明,在常规武器中,对舰艇威胁较大的武器有:反舰导弹、鱼雷、非触发锚雷、沉底水雷。因此,我们把这4 种武器作为舰船电力系统生命力的攻击武器。
W = [ w1 , w2 , w3 , w4 ]
其中: w1 为反舰导弹; w2 为鱼雷; w3 为非触发锚雷; w4 为沉底水雷。
    上述各损伤因素的重要程度是不一样的。为了反映不同因素的重要程度,设立攻击武器的权重集;S = [ s1 , s2 , s3 , s4 ] = [0. 45 ,0. 30 ,0. 15 ,0. 10 ]
    1. 3  建立生命力等级
    电力系统完好或彻底损坏是清晰可见的,但中间过渡状态复杂,具有相当大的模糊性。因此,在分析电力系统生命力时,我们将其分成A ,B ,C ,D 4 个评判等级。
    A 级: 完全丧失生命力,电站完全损坏。
    B 级: 基本丧失生命力, 电站的供电率仅有50 % ,80 %以上的分区配电板损坏。
    C 级: 具有基本生命力,电力系统供电率高于50 % ,尤其要保证动力、武备、观通、导航等重要负荷的供电。
    D 级: 具有完全生命力,电站具有100 % 的供电能力,电力系统的供电率高于85 % 以上,重要负荷不失电。
    1. 4  一级评判模型
    1. 4. 1  划分因素集
首先我们对电力系统因素集V 作划分,即:V = [ V 1 , V 2 ]
其中: V 1 —发电系统; V 2 —输电系统。
    1. 4. 2  单因素评估
    我们首先确定各因素在不同武器攻击下对于不同等级的隶属关系。对于V 1 ,我们可以运用统计实验法求出V 1 处于各生命力等级的概率矩阵, 也就是V 1 的模糊变换矩阵R1 。

    其中, rij为发电系统在第i 种武器攻击下处于第j损伤等级的概率。
    根据V 1 处于各破坏因素的权重向量S , 通过B1 = S•R1 , 即可求出V 1 的综合评判矩阵B1 。对B1 进行归一化处理,从而得到V 1 生命力等级为A至D 的隶属度。则:
B1 = S •R1 = [ b11 , b12 , b13 , b14 ]
同理可求出B2 = S•R2 = [ b21 , b22 , b23 , b24 ]
    1. 5  二级评判模型
    设总的评估矩阵为

  设V / P 的权重向量为A = ( a1 , a2) ,电力系统的综合评判向量为:E = A •B = [ e1 , e2 , e3 , e4 ]
    其中, ei 为电力系统处于各损伤等级的概率。
    设A、B、C、D 4 个评判等级的权重集为P =[ p1 , p2 , p3 , p4 ] ,综合评判结果为Z 。则Z = P•ET

    2  评估实例

  下面以某艇电力系统为例,运用以上建立的评估模型对其生命力进行评估。运用统计实验法得到发电系统和输电系统在不同武器攻击下处于各生命力等级的概率矩阵R1 (见表1) 和R2 (见表2) 。
 
表1  发电系统

表2  输电系统

  则可得到:

B1 = S •R1 = [0. 45 0. 30 0. 15 0. 10 ] •R1
= [0. 2225 0. 2318 0. 0938 0. 4519 ]
B2 = S •R2 = [0. 45 0. 30 0. 15 0. 10 ] •R2
= [0. 1399 0. 2145 0. 2525 0. 3931 ] 
 
根据有关资料分析,可暂定
P = [0. 4 0. 3 0. 2 0. 1 ]


则可看出,综合评判结果处于B ,C 等级之间。

    3  分析与结论

  (1) 从分析结果来看,此电力系统的综合评判指标处于B ,C 等级之间,基本可以保证舰船的电力供应。系统处于D 级损伤的概率较大,说明了此电力系统具有较好的抗打击能力。但综合指标并不是很好,也说明了系统在设计过程中仍有需要进一步改进的地方。
    (2) 通过对电器设备的冲击响应发现,冲击破坏最容易造成前后电站的同时损坏,对电力系统最具有杀伤力,所以抗冲击设计是保障电力系统生命力的关键。本系统在设计中增加隔震装置,通过船体结构增强机械应力波的衰减及提高电器设备的抗冲击能力。并且通过实验可测得,增加隔震装置可明显提高系统的抗冲击能力,从而提高生命力指数。
    (3) 根据多种武器攻击下舰船电力系统生命力的综合评判模型,选用合理的加权系数,可以把模糊性很强的舰船生命力指标定量化,为舰船电力系统生命力的设计与论证提供可靠的依据。
    (4) 该方法的思想、原理也可运用在其它系统及整个舰船生命力的设计与论证中。
    (5) 该方法可直接作成计算机程序运用于各类舰船的生命力分析。
 
   参考文献
    1  浦金云. 舰船生命力论证. 武汉:海军工程学院,1991
&nbs