本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)速控制，具體涉及船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、船舶在海上航行時，燃油消耗是主要的運營成本之一，尤其是在貨物運輸中，由于船舶負(fù)載變化、航行距離長、環(huán)境條件復(fù)雜，傳統(tǒng)的柴油機控制方法難以在不同航段中實時優(yōu)化燃油使用，導(dǎo)致大量燃油浪費。

2、一方面，在航行過程中，船舶的負(fù)載會隨裝卸貨物而發(fā)生較大的變化，船舶從滿載航行到空載航行的燃油需求和推力需求不同，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制方式無法動態(tài)響應(yīng)這種負(fù)載的變化，容易導(dǎo)致能耗的過度增加或動力不足的情況；另一方面，海上環(huán)境條件如洋流、風(fēng)速、波浪等變化頻繁，這些因素對船舶的航速和動力需求有直接影響，傳統(tǒng)柴油機控制通常依賴人工或固定的運行參數(shù)，無法靈活響應(yīng)環(huán)境的變化，導(dǎo)致燃油效率低、柴油機過度消耗或動力不足。傳統(tǒng)的船舶柴油機控制通常只能基于單一航段進(jìn)行簡單的速度調(diào)整，缺乏對整個航程進(jìn)行全局優(yōu)化的能力，這導(dǎo)致整個航程的運行效率和能耗難以達(dá)到最優(yōu)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請通過提供了船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中柴油機的轉(zhuǎn)速調(diào)整往往依賴船員根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行調(diào)節(jié)，缺乏精細(xì)化的自動控制機制，無法動態(tài)響應(yīng)船舶負(fù)載環(huán)境條件的變化，導(dǎo)致整個航程的運行效率和能耗難以達(dá)到最優(yōu)的技術(shù)問題。

2、本申請公開的第一個方面，提供了船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法，所述方法包括：根據(jù)柴油機驅(qū)動船舶的航運調(diào)度進(jìn)行航線擬合，獲得航次序列；基于所述航次序列進(jìn)行負(fù)載變化計算，獲得局域負(fù)載序列；將航程耗時約束作為分配約束，根據(jù)所述局域負(fù)載序列和航次序列進(jìn)行航程耗時分配尋優(yōu)，獲得局域耗時序列；在交互獲得所述航次序列中多個航段的多個環(huán)境條件后，以所述局域耗時序列為時間約束，根據(jù)局域負(fù)載序列、多個航段和多個環(huán)境條件進(jìn)行航速尋優(yōu)，獲得目標(biāo)航速序列；根據(jù)所述目標(biāo)航速序列進(jìn)行柴油機轉(zhuǎn)速耦合計算，獲得柴油機轉(zhuǎn)速控制序列；采用所述柴油機轉(zhuǎn)速控制序列進(jìn)行所述柴油機驅(qū)動船舶的自適應(yīng)動態(tài)調(diào)控。

3、本申請公開的第二個方面，提供了船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制裝置，所述裝置用于上述船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法，所述裝置包括：航線擬合模塊，所述航線擬合模塊用于根據(jù)柴油機驅(qū)動船舶的航運調(diào)度進(jìn)行航線擬合，獲得航次序列；負(fù)載變化計算模塊，所述負(fù)載變化計算模塊用于基于所述航次序列進(jìn)行負(fù)載變化計算，獲得局域負(fù)載序列；耗時分配尋優(yōu)模塊，所述耗時分配尋優(yōu)模塊用于將航程耗時約束作為分配約束，根據(jù)所述局域負(fù)載序列和航次序列進(jìn)行航程耗時分配尋優(yōu)，獲得局域耗時序列；航速尋優(yōu)模塊，所述航速尋優(yōu)模塊用于在交互獲得所述航次序列中多個航段的多個環(huán)境條件后，以所述局域耗時序列為時間約束，根據(jù)局域負(fù)載序列、多個航段和多個環(huán)境條件進(jìn)行航速尋優(yōu)，獲得目標(biāo)航速序列；轉(zhuǎn)速耦合計算模塊，所述轉(zhuǎn)速耦合計算模塊用于根據(jù)所述目標(biāo)航速序列進(jìn)行柴油機轉(zhuǎn)速耦合計算，獲得柴油機轉(zhuǎn)速控制序列；自適應(yīng)調(diào)控模塊，所述自適應(yīng)調(diào)控模塊用于采用所述柴油機轉(zhuǎn)速控制序列進(jìn)行所述柴油機驅(qū)動船舶的自適應(yīng)動態(tài)調(diào)控。

4、本申請中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

5、通過基于航運調(diào)度進(jìn)行航線擬合，能夠更合理地規(guī)劃航線，同時通過負(fù)載變化計算，能夠準(zhǔn)確掌握船舶在不同航段的負(fù)載情況，這使得后續(xù)的航速和轉(zhuǎn)速優(yōu)化能夠根據(jù)船舶的實際負(fù)載情況進(jìn)行精確調(diào)整，避免過高或過低的航速選擇，減少了不必要的燃油消耗；根據(jù)航程耗時約束進(jìn)行時間分配，確保在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù)的同時，使得船舶能夠保持最優(yōu)的航速和運行狀態(tài)，這種時間分配優(yōu)化了船舶的工作效率，并通過避免時間浪費，降低了船舶在航行過程中的總能耗；基于實際的負(fù)載情況和環(huán)境條件，在每個航段上進(jìn)行航速尋優(yōu)，使得燃油消耗與時間利用達(dá)到最佳平衡，隨后，將柴油機轉(zhuǎn)速與目標(biāo)航速進(jìn)行耦合，使得柴油機能夠根據(jù)實時航速調(diào)整轉(zhuǎn)速，確保在不影響性能的前提下盡量降低油耗和碳排放，實現(xiàn)了節(jié)能減排的效果；在航速優(yōu)化過程中，結(jié)合了不同航段的局域負(fù)載、環(huán)境條件，能夠針對具體的航行情況靈活調(diào)整航速，這種自適應(yīng)調(diào)控能力使得船舶在面對多變的環(huán)境時仍能保持高效運行，減少因環(huán)境變化帶來的額外油耗或航行延誤；最后，采用柴油機轉(zhuǎn)速控制序列進(jìn)行柴油機驅(qū)動船舶的自適應(yīng)動態(tài)調(diào)控，保證了船舶的動力系統(tǒng)可以靈活應(yīng)對航程中的環(huán)境變化、負(fù)載波動等情況，提高了船舶的整體適應(yīng)性和航行安全性。

6、上述說明僅是本申請技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。

技術(shù)特征：

1.船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法，其特征在于，根據(jù)柴油機驅(qū)動船舶的航運調(diào)度進(jìn)行航線擬合，獲得航次序列，所述方法包括：

3.如權(quán)利要求2所述的船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法，其特征在于，根據(jù)所述局域負(fù)載序列對所述多組初步航線進(jìn)行融合消耗求解，并基于計算結(jié)果從所述多組初步航線篩選獲得所述多個航段，所述方法包括：

4.如權(quán)利要求3所述的船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法，其特征在于，將航程耗時約束作為分配約束，根據(jù)所述局域負(fù)載序列和航次序列進(jìn)行航程耗時分配尋優(yōu)，獲得局域耗時序列，所述方法包括：

5.如權(quán)利要求3所述的船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法，其特征在于，以所述局域耗時序列為時間約束，根據(jù)局域負(fù)載序列、多個航段和多個環(huán)境條件進(jìn)行航速尋優(yōu)，獲得目標(biāo)航速序列，所述方法包括：

6.如權(quán)利要求5所述的船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法，其特征在于，以第一局域耗時為時間約束，根據(jù)第一局域負(fù)載、第一環(huán)境條件和所述第一航段進(jìn)行航速尋優(yōu)，獲得第一目標(biāo)航速，所述方法包括：

7.如權(quán)利要求6所述的船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法，其特征在于，預(yù)設(shè)航速更新頻次閾值，并以所述航速更新頻次閾值在所述可信航速區(qū)間進(jìn)行多輪次航速尋優(yōu)，獲得所述第一目標(biāo)航速，所述方法包括：

8.船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制裝置，其特征在于，用于實施權(quán)利要求1-7任一項所述的船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法，所述裝置包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了船舶柴油機的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制方法及裝置，涉及轉(zhuǎn)速控制技術(shù)領(lǐng)域，包括：根據(jù)柴油機驅(qū)動船舶的航運調(diào)度進(jìn)行航線擬合，獲得航次序列；進(jìn)行負(fù)載變化計算，獲得局域負(fù)載序列；將航程耗時約束作為分配約束，進(jìn)行航程耗時分配尋優(yōu)，獲得局域耗時序列；進(jìn)行航速尋優(yōu)，獲得目標(biāo)航速序列；根據(jù)目標(biāo)航速序列進(jìn)行柴油機轉(zhuǎn)速耦合計算，獲得柴油機轉(zhuǎn)速控制序列；采用柴油機轉(zhuǎn)速控制序列進(jìn)行柴油機驅(qū)動船舶的自適應(yīng)動態(tài)調(diào)控。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中柴油機的轉(zhuǎn)速調(diào)整往往依賴船員根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行調(diào)節(jié)，缺乏精細(xì)化的自動控制機制，無法動態(tài)響應(yīng)船舶負(fù)載環(huán)境條件的變化，導(dǎo)致整個航程的運行效率和能耗難以達(dá)到最優(yōu)的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：涂環(huán),劉哲宇,竇孝欽,陳輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國船級社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9