CN102959216A - 船舶的引擎控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船舶的引擎控制装置及方法。反馈作为控制对象（10）的船舶主机的转速（Ne），求得其与目标转速（No）之间的偏差，输入给控制部（11）。在控制部（11）中，进行将主机转速（Ne）维持为目标转速（No）的PID运算，输出调节器指令。在控制对象（10）中检测舵角。根据在运算部（12）中检测的舵角，计算调节器指令的校正量。根据算出的校正量，校正调节器指令。以检测的舵角越大、调节器指令越为较大的值的方式计算校正量。

Description

船舶的引擎控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种将船舶的主机转速维持为固定的目标转速的引擎控制装置。

背景技术

在船舶中，广泛采用将螺旋桨转速（主机转速）维持为固定值的转速固定控制。也就是说，在船舶主机的调节器控制中，通过PID控制可以将实际转速维持为目标转速。此外，还公知有为了防止空转时的过旋转而根据发动机的模拟模型变更PID控制参数的结构（专利文献1）。

专利文献1：日本特开平8-200131号公报

发明内容

（发明要解决的问题）

但是，在现有的转速固定控制中存在如下的问题：未考虑由于掌舵引起的船体阻力的增大，当转舵时由于船体阻力的变动而使主机转速变动，从而耗油量增大。

本发明的目的在于在将船舶的主机转速设为固定的控制中，防止由于掌舵而引起的耗油量的增大。

（解决技术问题的技术方案）

本发明的船舶的引擎控制装置的特征在于包括：检测单元，检测与舵角有关的舵角信息；以及校正单元，根据舵角信息预测主机的转速的变动，并对燃料供给量进行校正，以防止变动。

在舵角信息中例如包含舵角或其角速度。校正单元例如进行以下的校正：角速度越大、越增大燃料供给量。并且，校正单元例如进行以下的校正：舵角越大、越增大燃料供给量。

例如，在上述校正中，直接校正向主机的操作端输出的调节器指令。并且，例如，通过控制部中的PID运算求得向主机的操作端输出的调节器指令，通过上述校正，变更PID运算的P增益或D增益。

本发明的船舶的特征在于包括上述引擎控制装置。

本发明的船舶的引擎控制方法的特征在于，检测与舵角有关的舵角信息，根据舵角信息，预测主机的转速的变动，并对燃料供给量进行校正，以防止变动。

（发明的效果）

根据本发明，在将船舶的主机转速设为固定的控制中，可以防止由于掌舵而引起的耗油量的增大。

附图说明

图1是示出第一实施方式的引擎控制装置的结构的框图。

图2是示出第二实施方式的引擎控制装置的结构的框图。

符号说明

10控制对象

11控制部（PID运算部）

12运算部

13运算部。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

图1是示出本发明的第一实施方式中的引擎控制装置的结构的控制框图。

在图1中，控制对象10是与包括连接于螺旋桨的主机（未图示）以及舵（未图示）的船体的推进有关的主要的发动机。主机的调节器控制是例如利用PID控制的转速固定控制，并且由操纵者设定目标转速No。在主机（未图示）中设置有用于检测引擎转速的传感器，用于检测实际转速Ne。实际转速Ne被反馈给输入侧，求得其与目标转速No之间的偏差，并输入给用于进行PID运算的控制部11。

从控制部11向控制对象10的主机的操作端输出通过PID运算获得的调节器指令，以便控制提供给主机的燃料供给量。并且，在控制对象10中设置有用于检测舵角和/或其角速度的传感器，在运算部12中，与舵角有关的信息（舵角和/或其角速度）被转换为调节器指令的校正量。

当转舵时，一般船体阻力增大，与此相伴，主机的实际转速Ne降低。并且，船体阻力的增大速度越快，由于船体阻力的增大而引起的实际转速Ne的变动（减速）幅度越大。船体阻力的增大可以划分为由于舵本身的阻力增加而引起的船体阻力的增大、以及由于斜驶的船体的阻力增加而引起的船体阻力的增大。在刚转舵之后，由于船体继续前进并且仅舵本身的阻力增大，所以船体阻力的增大速度相对较小。另一方面，当船体开始回旋时，产生由于斜驶船体而引起的阻力并且船体阻力的增大速度相对变大，但是舵引起的阻力少许降低。并且，如果回旋的角加速度较大，则斜驶引起阻力增大，如果回旋的角速度固定，则船体阻力固定。

也就是说，从转舵到船体阻力较大增大存在延迟，所以在第一实施方式中，根据舵角等信息预测船体阻力的增大，并在运算部12中计算调节器指令的校正量，进行燃料供给量的校正。

接着，对运算部12中的基本的调节器指令的校正方法进行说明。第一方法是舵的角速度越大、调节器指令的校正量越增大、燃料供给量越增大的方法。这是因为如果舵的角速度大，则船体阻力可以在更短的时间内增加（增大速度大），所以可以预测实际转速Ne的更大的降低。

此外，第二方法是舵角越大、调节器指令的校正量越增大、燃料供给量越增大的方法。也就是说，在舵角较大时，由于回旋半径变小，所以回旋的角加速度进一步变大，可预测船体阻力的急剧增大，并且可预测实际转速Ne的大幅度的降低。

此外，虽然可以单独利用上述第一以及第二方法，但是也可以组合利用。

并且，增大校正量的时刻是从转舵时开始稍微延迟的、开始回旋的时刻，通过考虑船型、船的质量（包括装载的货物）等船体的惯性来确定该时刻。

作为一例，根据包括舵角θ、舵角速度ω、船体质量（包括装载的货物）M、n个船体形状参数α_ｉ的参数、或其一部分参数（至少包括θ或ω），使用模拟（例如利用MNG模型等）、实验等，求得与时间t有关的船体阻力f（t；θ、ω、M、α_ｉ），使其与该导数（df/dt）相关，以计算校正量。在这种情况下，在运算部12中使用近似表达式或存储器（未图示）中储存的查表等计算校正量。

如上所述，根据第一实施方式，当转舵时，通过根据舵角或其角速度预测主机实际转速的降低，并且预先增大燃料供给量，从而可以防止实际转速的变动，抑制燃料消耗。

此外，在第一实施方式中，虽然直接校正了调节器指令，但也可以是通过运算部对转速偏差进行校正的形式。

下面，参照图2，对本发明的第二实施方式的引擎控制装置进行说明。此外，图2是表示第二实施方式的引擎控制装置的结构的控制框图。

在第一实施方式中，根据舵角或舵的角速度直接校正调节器指令，但在第二实施方式的引擎控制装置中，通过运算部13对控制部11的增益进行变更。并且，除此之外的结构与第一实施方式相同。

在第二实施方式中，通过与第一实施方式中的第一、第二方法相对应的第三、第四方法来变更控制部11的PID运算中的P、D的增益。也就是说，在第三方法中，当舵的角速度更大时，使P的增益和/或D的增益进一步变大，对转速的变动进行灵敏的控制。并且，在第四方法中，当舵角更大时，进一步较大地设定P的增益和/或D的增益。

如上所述，即使在第二实施方式中，也可以获得与第一实施方式相同的效果。并且，在第一实施方式中说明的各结构只要在技术上不矛盾，也可以适用于第二实施方式。

此外，在控制部中，并不仅限于PID控制，还可以适用现代控制理论、适用控制、学习控制等。

Claims (8)

1.一种船舶的引擎控制装置，其特征在于包括：

检测单元，检测与舵角有关的舵角信息；以及

校正单元，根据所述舵角信息预测主机的转速的变动，并对燃料供给量进行校正，以防止所述变动。

2.根据权利要求1所述的船舶的引擎控制装置，其特征在于，

在所述舵角信息中包含所述舵角或其角速度。

3.根据权利要求2所述的引擎控制装置，其特征在于，

所述校正单元进行以下的校正：所述角速度越大、越增大所述燃料供给量。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的船舶的引擎控制装置，其特征在于，

所述校正单元进行以下的校正：所述舵角越大、越增大所述燃料供给量。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的船舶的引擎控制装置，其特征在于，

在所述校正中，直接校正向所述主机的操作端输出的调节器指令。

6.根据权利要求3或4中任一项所述的船舶的引擎控制装置，其特征在于，

通过控制部中的PID运算求得向所述主机的操作端输出的调节器指令，通过所述校正，变更所述PID运算的P增益或D增益。

7.一种船舶，其特征在于，具备根据权利要求1至6中任一项所述的引擎控制装置。

8.一种船舶的引擎控制方法，其特征在于，检测与舵角有关的舵角信息，根据所述舵角信息，预测主机的转速的变动，并对燃料供给量进行校正，以防止所述变动。

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