CN103069135A - 船舶用发动机控制系统及方法 - Google Patents

船舶用发动机控制系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103069135A
CN103069135A CN2011800400973A CN201180040097A CN103069135A CN 103069135 A CN103069135 A CN 103069135A CN 2011800400973 A CN2011800400973 A CN 2011800400973A CN 201180040097 A CN201180040097 A CN 201180040097A CN 103069135 A CN103069135 A CN 103069135A
Authority
CN
China
Prior art keywords
instruction
speed
rotary speed
control system
physical quantity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800400973A
Other languages
English (en)
Inventor
宫田淳也
稻见昭一
辻康之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Publication of CN103069135A publication Critical patent/CN103069135A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/21—Control means for engine or transmission, specially adapted for use on marine vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

检测连结于主发动机（12）的主轴（14）的实际转速NE。相对于转速指令NO以及实际转速NE的偏差在控制计算部（17）实施PID计算。将通过PID计算得到的调速器指令输出至调速器（13），控制供给至主发动机（12）的燃料量。此外，将调速器指令以及实际转速NE输入至控制对象S的观测器（18），推定螺旋桨流入速度变动。在计算部（19）中使螺旋桨流入速度变动与规定增益相乘再与转速指令NO相加，对转速指令NO进行补正。

Description

船舶用发动机控制系统及方法
技术领域
本发明涉及船舶用发动机的控制系统，特别是涉及船舶用发动机的转速控制。
背景技术
在船舶用发动机（主发动机）的控制中，以消除设定的目标转速与实际转速的差的方式进行PID（比例-积分-微分）控制。但是，由于在恶劣天气时，发生螺旋桨露出于水面上的螺旋桨飞车，通过螺旋桨产生的负载扭矩急剧变化，因此在利用设想的在正常天气下航行的增益进行的PID控制中，无法获得足够的反应性能，存在由于超速而引起发动机故障的危险。对于这样的问题，提出了预测由于干扰所产生的螺旋桨转速的变动而变更PID控制的增益的构成（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）
然而，从所谓耗油量的改善的观点出发，在专利文献1的构成中依然存在着对由波浪等的干扰造成的转速变化反应迟缓、进行着无用的燃料的投入的问题。
本发明鉴于上述问题而制成，以对应干扰进行转速指令的补正从而谋求耗油量经济性的提升为课题。
（解决技术问题的技术方案）
本发明的船舶用发动机控制系统，其特征在于，具备：控制计算部，由转速指令以及实际转速计算使主发动机的转速为一定的调速器指令；观测器，由所述调速器指令和所述实际转速推定由干扰造成的规定的物理量的变动；转速指令补正单元，对应所述规定的物理量的变动对所述转速指令进行补正。
转速指令补正单元，例如将规定的增益乘以规定的物理量的变动的值作为补正值，与转速指令相加。另外，此时，通过将补正值的相位对应主发动机以及控制计算部的延迟进行延迟，并与转速指令相加，能够进行更为适当的转速指令的补正。
通过对应规定的物理量的振幅的大小对上述补正值进行修正，对恶劣天气时的转速指令进行向下修正，能够防止恶劣天气时的螺旋桨飞车的发生。此时，例如从上述补正值减去振幅乘以增益的值，再将得到的值与转速指令相加。对于上述的物理量，例如包含有螺旋桨流入速度或负载扭矩。
本发明的船舶，以具备上述船舶用发动机控制系统为特征。
本发明的船舶用发动机控制方法，其特征在于，由转速指令以及实际转速计算将主发动机的转速保持一定的调速器指令，使用观测器由所述调速器指令和所述实际转速推定由干扰造成的规定的物理量的变动，对应所述规定的物理量的变动对所述转速指令进行补正。
（发明的效果）
根据本发明，能够对应干扰进行对转速指令的补正，谋求耗油量经济性的提升。
附图说明
图1是示出了作为本发明的实施方式的船舶用发动机控制系统的构成的框图。
图2是示出了本实施方式的计算部的详细构成的控制框图。
符号说明
10    船舶用发动机控制系统
11    船体
12    主发动机
13    调速器
14    主轴
15    调速器控制装置
16    补正计算部
17    控制计算部（PID计算部）
18    观测器
19    计算部
20    增益K计算模块
21    相位延迟计算模块
22    振幅提取模块
23    增益L计算模块
S     控制对象。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式参照附图进行说明。
图1为示出了作为本发明的一实施方式的船舶用发动机控制系统的整体的构成的框图。
本实施方式的船舶用发动机控制系统10为，控制船体11中设置的主发动机12的转速的控制系统，通过调速器13控制供给至主发动机12的燃料量。调速器13通过从调速器控制装置15发出的调速器指令被控制，该调速器指令基于转速指令NO和主轴14的实际转速NE被计算出。并且，实际转速NE，通过以现有众所周知的方法检测出主轴14的转速（角速度）而求出。
调速器控制装置15由补正计算部16和控制计算部17构成，补正计算部16基于调速器指令和实际转速NE计算相对于转速指令NO的补正值（转速指令补正值）n，控制计算部17基于通过转速指令补正值n补正的转速指令NO’和实际转速NE进行控制计算。而后将来自控制计算部17的输出作为调速器指令输出至调速器13。并且，转速指令NO的补正，通过转速指令补正值n与转速指令NO相加进行，在控制计算部17中，对于补正转速指令NO’（=NO+n）和实际转速NE的偏差e（=NO-NE+n）进行PID计算。
补正计算部16，具备观测器18和计算部19。观测器18为含有船体11、主发动机12、调速器13等的控制对象S的状态观测器，基于调速器指令和实际转速NE推定由波浪等的干扰引起的规定的物理量（螺旋桨流入速度或负载扭矩等）的变动。计算部19，基于通过观测器18推定的物理量的变动，计算转速指令补正值n。
接着参照图2的控制框图对本实施方式中计算部19的更具体的构成进行说明。
转速指令补正值n，基本上是通过推定的物理量（在图2的例中螺旋桨流入速度）的变动乘以增益K获得。但是，由于在实际的主发动机12或控制计算部（PID）17中存在反应延迟，在本实施方式中对应该反应延迟，延迟补正值的相位。即，对推定物理量（螺旋桨流入速度m/s）的变动在模块20中乘以增益K，计算对应于转速（rpm）的补正值，将在那之后计算出的补正值的相位在模块21中对应主发动机12以及控制计算部（PID）17的延迟，进行延迟。
并且，反应延迟是由主发动机12或控制计算部（PID）17的特性决定，通过预先实验或计算求出。另外，例如螺旋桨流入速度的变动，通过（螺旋桨流入速度）－（船速）求出。并且，虽然船速V也可以通过观测器18计算出，但是在得到实际测量值的情况下，将实际测量的船速V输入至观测器18，也可以使用实际转速NE、船速V、调速器指令计算螺旋桨流入速度或其他的各物理量。
此外，在该实施方式中，为了在防止在恶劣天气时由螺旋桨飞车造成的过度旋转的同时改善耗油量，采用对应波浪状况自动地抑制转速指令的构成。即，在本实施方式中，提取推定物理量（螺旋桨流入速度m/s）的变动的振幅，基于该振幅，对相位延迟的补正值进一步修正，设为转速指令补正值n。例如，螺旋桨流入速度（m/s）的振幅在模块22中被提取，在模块23中使提取的振幅乘以增益L。而后从来自模块21的补正值中减去来自模块23的输出，并设为转速指令补正值n。即，随着振幅的增大，目标转速下降。
通过以上方式，根据本实施方式，通过观测器推定由干扰造成的物理量的变动，基于此对转速指令进行补正，从而抑制调速器指令的变动，防止由反应延迟造成的耗油量的恶化。特别是在本实施方式中，由于基于实际转速、调速器指令通过观测器推定基于干扰的物理量变动，基于此补正转速指令，因此能够在对现有的调速控制系统不施加大幅变更而得以适用。
另外，在本实施方式中，通过将对应控制计算部以及主机的反应延迟的相位延迟赋予物理量变动，能够在更有效的时刻抑制调速器指令的变动。
另外在本实施方式中，能够结合海象从变动的振幅自动地变更转速指令（在恶劣天气时对转速指令进行向下修正），能够防止由螺旋桨飞车造成的过度旋转的发生并抑制耗油量的恶化。并且，为了对应振幅的变动，也可以在振幅提取模块之后设置低通滤波器。由此，例如忽然进入到波浪多的海域时等，相对于数十分钟命令的变动能够自动修正转速指令，不进行手动的对应而能够谋求耗油量经济性的的提升。

Claims (8)

1.一种船舶用发动机控制系统，其特征在于，具有：
控制计算部，由转速指令以及实际转速计算使主发动机的转速为一定的调速器指令；
观测器，由所述调速器指令和所述实际转速推定由干扰造成的规定的物理量的变动；
转速指令补正单元，对应所述规定的物理量的变动对所述转速指令进行补正。
2.根据权利要求1所述的船舶用发动机控制系统，其特征在于，
所述转速指令补正单元，将所述规定的物理量的变动乘以规定的增益的值作为补正值，与所述转速指令相加。
3.根据权利要求2所述的船舶用发动机控制系统，其特征在于，
将所述补正值的相位对应所述主发动机以及所述控制计算部的延迟进行延迟，与所述转速指令相加。
4.根据权利要求2所述的船舶用发动机控制系统，其特征在于，
对应所述规定的物理量的变动中的振幅的大小，对所述补正值进行修正，对在恶劣天气时的所述转速指令进行向下修正。
5.根据权利要求4所述的船舶用发动机控制系统，其特征在于，
将所述振幅乘以增益的值从所述补正值中减去，与所述转速指令相加。
6.根据权利要求5所述的船舶用发动机控制系统，其特征在于，
所述物理量，包含螺旋桨流入速度或者负载扭矩。
7.一种船舶，其特征在于，具备权利要求1至6中任意一项所述的船舶用发动机控制系统。
8.一种船舶用发动机控制方法，其特征在于，
由转速指令以及实际转速计算将主发动机的转速保持一定的调速器指令，使用观测器由所述调速器指令和所述实际转速推定由干扰造成的规定的物理量的变动，对应所述规定的物理量的变动对所述转速指令进行补正。
CN2011800400973A 2010-09-08 2011-07-29 船舶用发动机控制系统及方法 Pending CN103069135A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010200992A JP5296753B2 (ja) 2010-09-08 2010-09-08 舶用エンジン制御システム及び方法
JP2010-200992 2010-09-08
PCT/JP2011/067481 WO2012032878A1 (ja) 2010-09-08 2011-07-29 舶用エンジン制御システム及び方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103069135A true CN103069135A (zh) 2013-04-24

Family

ID=45810481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800400973A Pending CN103069135A (zh) 2010-09-08 2011-07-29 船舶用发动机控制系统及方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5296753B2 (zh)
KR (1) KR101331042B1 (zh)
CN (1) CN103069135A (zh)
TW (1) TW201211380A (zh)
WO (1) WO2012032878A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103786859A (zh) * 2014-02-19 2014-05-14 哈尔滨工程大学 船舶主机操纵装置
CN103786860A (zh) * 2014-02-19 2014-05-14 哈尔滨工程大学 船舶主机执行机构及其控制方法
CN106976541A (zh) * 2016-01-17 2017-07-25 哈尔滨工业大学（威海） 一种非平静海况下船舶电力推进系统的抗过旋控制策略

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104481717B (zh) * 2014-12-05 2017-01-18 中国航空工业集团公司第六三一研究所 一种pid参数在线设置的发动机转速控制方法
JP6500576B2 (ja) * 2015-04-24 2019-04-17 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー 燃料供給装置及び船舶
JP6907139B2 (ja) * 2018-02-27 2021-07-21 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー 舶用主機関の制御システム
JP7048088B2 (ja) * 2018-03-28 2022-04-05 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 燃料供給制御方法及び燃料供給制御システム
KR20220012872A (ko) 2019-05-22 2022-02-04 고쿠리츠겐큐카이하츠호진 가이죠·고완·고쿠기쥬츠겐큐죠 엔진 제어 방법, 엔진 제어 시스템, 및 선박
JP7448414B2 (ja) 2020-01-28 2024-03-12 ナブテスコ株式会社 舵制御装置及び船舶
JP7448415B2 (ja) 2020-01-28 2024-03-12 ナブテスコ株式会社 燃料制御装置、及び舵制御装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58143144A (ja) * 1982-02-17 1983-08-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 舶用エンジンの制御装置
JPH09158761A (ja) * 1995-12-11 1997-06-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 機関の燃料制御装置
JP2004019477A (ja) * 2002-06-12 2004-01-22 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関の回転数制御方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01124347U (zh) * 1988-02-16 1989-08-24

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58143144A (ja) * 1982-02-17 1983-08-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 舶用エンジンの制御装置
JPH09158761A (ja) * 1995-12-11 1997-06-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 機関の燃料制御装置
JP2004019477A (ja) * 2002-06-12 2004-01-22 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関の回転数制御方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103786859A (zh) * 2014-02-19 2014-05-14 哈尔滨工程大学 船舶主机操纵装置
CN103786860A (zh) * 2014-02-19 2014-05-14 哈尔滨工程大学 船舶主机执行机构及其控制方法
CN103786859B (zh) * 2014-02-19 2016-03-09 哈尔滨工程大学 船舶主机操纵装置
CN103786860B (zh) * 2014-02-19 2016-05-04 哈尔滨工程大学 船舶主机执行机构及其控制方法
CN106976541A (zh) * 2016-01-17 2017-07-25 哈尔滨工业大学（威海） 一种非平静海况下船舶电力推进系统的抗过旋控制策略

Also Published As

Publication number Publication date
JP5296753B2 (ja) 2013-09-25
WO2012032878A1 (ja) 2012-03-15
KR101331042B1 (ko) 2013-11-20
JP2012057523A (ja) 2012-03-22
TW201211380A (en) 2012-03-16
KR20130086037A (ko) 2013-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103069135A (zh) 船舶用发动机控制系统及方法
US9195234B2 (en) Dynamic positioning systems and methods
EP2944556B1 (en) Cycloidal marine-propulsion system
EP2178745B1 (en) Efficiency optimizing propeller speed control for ships
KR101346508B1 (ko) 배열 회수형 선박 추진 장치 및 이것을 구비한 선박 및 배열 회수형 선박 추진 장치의 제어 방법
JP2013006531A5 (zh)
US10654551B1 (en) Method of overshoot for faster planing of marine vessel
US10822068B2 (en) System and method for minimizing fuel usage and emissions of a marine vessel
Vrijdag et al. Control of propeller cavitation in operational conditions
CN102365443B (zh) 船舶用发动机控制系统
CN111706463B (zh) 双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法及装置、机组
JP6047923B2 (ja) 可変ピッチプロペラ制御装置および可変ピッチプロペラ制御装置を搭載した船舶ならびに可変ピッチプロペラ制御方法
JP4934736B2 (ja) 舶用エンジン制御装置および方法
CN102959216A (zh) 船舶的引擎控制装置及方法
CN101624093B (zh) 船速控制方法
WO2010113655A1 (ja) 舶用エンジン制御システム
CN104595040A (zh) 船舶节能航行的控制方法及装置
EP3481717B1 (en) Method for a propulsion arrangement for a marine vessel
JP4790072B1 (ja) 舶用エンジンの制御装置および方法
CN114207262A (zh) 用于控制船的推进功率输出的方法和系统
CN113247227A (zh) 舵控制装置和船舶
CN114779639A (zh) 基于非线性耦合数学模型的滑模变结构航速控制系统
Kim et al. Suppression of thrust loss for the maximum thrust operation in the electric propulsion ship
Prank Selection and simulation of marine propulsion control systems
JPS6226503A (ja) 適応制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130424