船舶电力推进系统故障诊断与容错控制设计

金春植 1 肖圣军（通讯作者）2

1. 大光模具设备（淮安）有限公司 江苏省淮安市 223005 2. 蓬莱市渤海船舶修造有限公司 山东省烟台市 265601

摘要：面向大型邮轮与电力推进破冰船等全电化船舶架构中能量链路耦合强、测点受限与工况切换频繁的问题， 提出一种船舶电力推进系统故障诊断与容错控制一体化方法。诊断侧构建改进加权故障树，将故障发生概率权重与设备健康度及航行工况关联，实现关键割集重要度排序与可解释定位，并将诊断结果转化为风险权重与置信度输出。控制侧以模型预测控制为滚动优化框架，将故障信息映射为约束收紧、代价权重更新及冗余重构决策，实现电流限幅、母排电能质量与推进平顺性的折中。基于 Matlab 仿真平台对定子绕组短路与 IGBT 开路进行验证，诊断准确率分别为 98.5% 与 97.2%，诊断时间分别为 50 ms 与 45 ms，容错后转速波动范围分别为 ±0.4% 与 ±0.6%，电流畸变率分别为 2.8% 与 3.2%。进一步在 5 万载重吨级散货船上开展转速传感器漂移场景测试，验证了诊断定位与控制参数重整在实际控制周期约束下的可执行性与工程适配性。

关键词：船舶电力推进系统；改进加权故障树；模型预测控制；故障诊断与容错控制；系统集成