CN117605589B - 一种柴油发电机的节能控制方法 - Google Patents

一种柴油发电机的节能控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及柴油发电机技术领域,尤其涉及一种柴油发电机的节能控制方法,方法包括:响应于柴油发电机的负载需求发生变更,采集柴油发电机的运行状态;依据运行状态和变更后的负载需求构建目标函数,并求解目标函数以确定每个控制参数的目标值;预测将控制参数调节至对应目标值后柴油发电机的运作稳定性以计算控制参数的优先级;将优先级最大值对应的控制参数调节至目标值后,对比实际输出功率和变更后的负载需求;响应于实际输出功率不等于变更后的负载需求,再次调节柴油发电机的控制参数,直至实际输出功率等于变更后的负载需求。本申请的技术方案能够实现柴油发电机精准地节能控制。

Description

一种柴油发电机的节能控制方法
技术领域
本申请一般地涉及柴油发电机技术领域,尤其涉及一种柴油发电机的节能控制方法。
背景技术
柴油发电机是一种小型发电设备,通常指以柴油等为燃料,以柴油发电机为原动机带动发电机发电的动力机械,具有经济高、耐用性强的优势,能够在恶劣环境条件下工作,广泛应用于矿山、铁路和野外工地等。
目前,公开号为CN102232268A的专利申请文件公开了一种实现发电系统节能控制的方法、装置和发电系统,其中的方法包括:获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系;获取所述发电机当前的输出功率;利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速,将发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态。
然而,上述方法仅通过调整发电机的转速控制发电机的输出功率,将发电机的转速调节至输出功率对应的最低油耗点,可以实现发电机的节能控制;然而,对于柴油发电机来说,除发电机转速之外,能够影响柴油消耗的因素有很多,如环境温度、海拔高度等等;仅通过调节发电机转速无法实现精准地节能控制。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题,本申请提供了一种柴油发电机的节能控制方法,能够实现柴油发电机精准地节能控制。
本申请提供了一种柴油发电机的节能控制方法,所述节能控制方法包括:响应于柴油发电机的负载需求发生变更,采集所述柴油发电机的运行状态,所述运行状态包括环境温度、海拔高度和每种控制参数的实时值,所述控制参数包括发动机转速、燃油喷射量和进气门开度;对于任意一种控制参数,依据所述运行状态和变更后的负载需求构建目标函数,并求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值,所述目标函数以柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求,且节能性能最大为优化目标;预测将每种控制参数调节至对应目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性,并基于所述运作稳定性计算所述控制参数的优先级,所述优先级与所述运作稳定性呈正相关;将优先级最大值对应的控制参数作为目标控制参数,并将所述目标控制参数调节至所述目标控制参数的目标值之后,对比所述柴油发电机的实际输出功率和变更后的负载需求;响应于所述柴油发电机的实际输出功率不等于变更后的负载需求,再次采集所述柴油发电机的运行状态以调节柴油发电机的控制参数,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时,完成柴油发电机的节能控制。
在一些实施例中,在求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值之前,所述节能控制方法还包括:搭建柴油发电机的功率模型,所述功率模型的输入为柴油发电机的运行状态,输出为柴油发电机的输出功率;在历史时间内,采集柴油发电机的运行状态样本,并将所述运行状态样本时所述柴油发电机的实际输出功率作为样本标签;将所述状态样本输入所述功率模型以获取模型输出结果;基于所述模型输出结果和所述样本标签计算均方差损失值;利用梯度下降法更新所述功率模型以降低所述均方差损失值,完成一次训练;迭代地训练所述功率模型,直至所述均方差损失值小于设定值时,得到训练完毕的功率模型。
在一些实施例中,所述功率模型为全连接神经网络或线性多项式函数。
在一些实施例中,对于任意一种控制参数,依据所述运行状态和变更后的负载需求构建目标函数,并求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值包括:将所述运行状态输入训练完毕的功率模型以获取所述运行状态下柴油发电机的输出功率;基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度计算单位时间内柴油消耗量,并基于所述柴油消耗量确定所述运行状态下柴油发电机的理论功率;基于所述输出功率、所述理论功率以及变更后的负载需求构建目标函数,所述目标函数满足关系式:
,其中,/>为运行状态/>下柴油发电机的输出功率,/>为运行状态/>下柴油发电机的理论功率,/>为变更后的负载需求,为运行状态/>对应的目标函数的取值;对于任意一种控制参数,保持所述控制参数之外其它控制参数的数值不变,在所述运行状态中不断调整所述控制参数的取值,利用寻优算法在所述控制参数的取值范围内确定所述控制参数的目标值,其中所述控制参数的目标值使所述目标函数的取值达到最大。
在一些实施例中,基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度计算单位时间内柴油消耗量包括:依据柴油发电机的实际测试数据构建发动机的燃油消耗率曲面,所述燃油消耗率曲面包括不同发动机转速、不同燃油喷射量和不同进气门开度下的燃油消耗率,所述燃油消耗率对应于单位时间内的柴油消耗量;基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度查询所述燃油消耗率曲面以确定单位时间内柴油消耗量。
在一些实施例中,所述预测将每种控制参数调节至对应目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性,并基于所述运作稳定性计算所述控制参数的优先级包括:对于任意一种控制参数,在所述运行状态中将所述控制参数的取值替换为所述控制参数的目标值,得到所述控制参数的目标运行状态;将所述目标运行状态输入所述目标函数,将所述目标函数的取值作为所述控制参数的控制效果评价值;在所述运行状态中,依据所述控制参数的实时值与所述目标值之间差值的绝对值计算所述控制参数的运作稳定性,所述运作稳定性满足关系式:
,其中,/>为所述运行状态中控制参数/>的实时值,/>为所述运行状态中控制参数/>的目标值,/>为控制参数/>的运作稳定性;基于所述运作稳定性和所述控制效果评价值计算所述控制参数的优先级。
在一些实施例中,所述控制参数的优先级满足关系式:
,其中,/>为控制参数/>的运作稳定性,/>为控制参数/>的控制效果评价值,/>为控制参数/>的优先级。
在一些实施例中,再次采集所述柴油发电机的运行状态以调节柴油发电机的控制参数,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时,完成柴油发电机的节能控制包括:将所述目标控制参数调节至所述目标控制参数的目标值之后,再次采集所述柴油发电机的运行状态,再次采集的运行状态中所述目标控制参数的数值等于所述目标控制参数的目标值;依据再次采集的运行状态调节柴油发电机的控制参数;迭代地调节柴油发电机的控制参数,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时,停止调节。
本申请的技术方案具有以下有益技术效果:
本申请实施例提供的上述一种柴油发电机的节能控制方法,当柴油发电机的负载需求发生变更时,采集柴油发电机的环境温度、海拔高度和每种控制参数的实时值,作为柴油发电机的运行状态;以柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求,且节能性能最大为优化目标构建目标函数,确定在运行状态下每一种控制参数的目标值;进一步地,预测每种控制参数调节至目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性,依据柴油发电机的运作稳定性计算每种控制参数的优先级,并将优先级最大值对应的控制参数调节至对应的目标值,完成一次控制参数的调整;响应于所述柴油发电机的实际输出功率不等于变更后的负载需求,继续执行控制参数的调整,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求,完成柴油发电机的节能控制;通过多次控制参数的调整,自适应确定每次控制参数调整时的目标控制参数以及目标控制参数的目标值,在保证输出功率等于变更后的负载需求的同时,保证了柴油发电机的节能性能,且在节能控制过程中,保证柴油发电机的运作稳定性,降低对柴油发电机的损害,实现柴油发电机精准地节能控制。
进一步地,在目标函数中,利用柴油发电机的输出功率与理论功率之间的比值反映节能性能,该比值越大,表示节能性能越大;同时,计算柴油发电机的输出功率与变更后的负载需求之间的差异值,目标函数的取值与差异值呈负相关;目标函数越大,表示柴油发电机的输出功率越接近于变更后的负载需求且节能性能越大,也即是说,目标函数越大则控制效果越好。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述,本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中,以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式,并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分,其中:
图1是根据本申请实施例的一种柴油发电机的节能控制方法的流程图;
图2是根据本申请实施例的确定控制参数的目标值的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应当理解,当本申请使用术语“第一”、“第二”等时,其仅是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。本申请使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
本申请提供了一种柴油发电机的节能控制方法。请参见图1所示,是根据本申请实施例的一种柴油发电机的节能控制方法的流程图。根据不同的需求,所述流程图中步骤的顺序可以改变,某些步骤可以省略。
S11,响应于柴油发电机的负载需求发生变更,采集所述柴油发电机的运行状态,所述运行状态包括环境温度、海拔高度和每种控制参数的实时值,所述控制参数包括发动机转速、燃油喷射量和进气门开度。
在一个实施例中,柴油发电机的负载需求与接入该柴油发电机的用电设备有关;在一个应用场景中,在野外工地中,利用柴油发电机为野外工地中所需的照明设备和施工设备供电,当照明设备从关闭状态切换至开启状态,或从开启状态切换至关闭状态时,表示柴油发电机的负载需求发生变更。
在一个实施例中,在柴油发电机的负载需求发生变更的时刻,采集柴油发电机的运行状态,运行状态包括环境温度、海拔高度和每种控制参数的实时值。
其中,较低的环境温度会使柴油的蒸发速度变慢,造成柴油燃烧不完全,进而导致燃料消耗增加,使得柴油发电机的节能性能下降,因此,环境温度能够影响柴油发电机的节能性能,将环境温度作为柴油发电机的运行状态中的一个参数,可提高柴油发电机的节能控制的准确性。
其中,随着海拔高度的增加,空气中的氧气含量会逐渐减少。由于柴油发电机是通过燃烧柴油来产生能量,而柴油的燃烧需要氧气参与,因此海拔高度通过影响柴油燃烧效率影响柴油发电机的节能性能。
其中,所述控制参数包括发动机转速、燃油喷射量和进气门开度;所述发动机转速能够影响柴油消耗速率,一般情况下,发动机转速越高,柴油消耗速率也越快;所述燃油喷射量和进气门开度能够影响柴油与空气的混合比例,进而控制柴油的燃烧过程;即控制参数可通过控制柴油的燃烧过程进而实现柴油发电机的节能控制。
如此,当柴油发电机的负载需求发生变更时,表示需要调整柴油发电机的控制参数,以在柴油发电机输出功率满足变更后的负载需求的基础上,使得柴油发电机的节能性能达到最大。
S12,对于任意一种控制参数,依据所述运行状态和变更后的负载需求构建目标函数,并求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值,所述目标函数以柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求,且节能性能最大为优化目标。
在一个实施例中,柴油发电机的控制参数包括发动机转速、燃油喷射量和进气门开度三种,调节任意一种均可以控制柴油发电机的节能性能;其中所述节能性能为柴油发电机的实际输出功率与理论输出功率比值,该比值的数值越大,表示节能性能越大。
为了能够确定每一种控制参数的目标值,在求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值之前,所述节能控制方法还包括:搭建柴油发电机的功率模型,所述功率模型的输入为柴油发电机的运行状态,输出为柴油发电机的输出功率;在历史时间内,采集柴油发电机的运行状态样本,并将所述运行状态样本时所述柴油发电机的实际输出功率作为样本标签;将所述状态样本输入所述功率模型以获取模型输出结果;基于所述模型输出结果和所述样本标签计算均方差损失值;利用梯度下降法更新所述功率模型以降低所述均方差损失值,完成一次训练;迭代地训练所述功率模型,直至所述均方差损失值小于设定值时,得到训练完毕的功率模型。
其中,所述设定值的取值为0.001。所述功率模型可以为全连接神经网络或线性多项式函数,本申请不做限制。具体地,所述线性多项式函数满足关系式:
,其中,/>为运行状态,为一个5行1列的向量,包括环境温度、海拔高度、发动机转速、燃油喷射量和进气门开度;/>为/>和/>的哈达玛积,表示运行状态/>中的数值对应相乘;/>和/>均为1行5列的待定系数向量,/>为偏置项,/>为线性多项式函数的输出结果。
在一个实施例中,请参见图2,是根据本申请实施例的确定控制参数的目标值的流程图。对于任意一种控制参数,依据所述运行状态和变更后的负载需求构建目标函数,并求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值包括:S21,将所述运行状态输入训练完毕的功率模型以获取所述运行状态下柴油发电机的输出功率;S22,基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度计算单位时间内柴油消耗量,并基于所述柴油消耗量确定所述运行状态下柴油发电机的理论功率;S23,基于所述输出功率、所述理论功率以及变更后的负载需求构建目标函数,所述目标函数满足关系式:
,其中,/>为运行状态/>下柴油发电机的输出功率,/>为运行状态/>下柴油发电机的理论功率,/>为变更后的负载需求,为运行状态/>对应的目标函数的取值;S24,对于任意一种控制参数,保持所述控制参数之外其它控制参数的数值不变,在所述运行状态中不断调整所述控制参数的取值,利用寻优算法在所述控制参数的取值范围内确定所述控制参数的目标值,其中所述控制参数的目标值使所述目标函数的取值达到最大。
其中,所述寻优算法可以为粒子群算法、爬山算法等现有的寻优算法。
其中,基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度计算单位时间内柴油消耗量包括:依据柴油发电机的实际测试数据构建发动机的燃油消耗率曲面,所述燃油消耗率曲面包括不同发动机转速、不同燃油喷射量和不同进气门开度下的燃油消耗率,所述燃油消耗率对应于单位时间内的柴油消耗量;基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度查询所述燃油消耗率曲面以确定单位时间内柴油消耗量。
其中,所述燃油消耗率曲面为三维空间中的一个曲面,该三维空间为发动机转速、燃油喷射量和进气门开度组成的三维空间;燃油消耗率曲面中的一个位置点对应一种发动机转速、燃油喷射量和进气门开度的组合方式,燃油消耗率曲面中一个位置点的数值表示对应组合方式下的燃油消耗率。
理论功率为单位时间内的柴油消耗量完全转化为电能时对应的功率值,为发动机转速、燃油喷射量和进气门开度对应的最大输出功率;为柴油发电机的输出功率与理论功率之间的比值,该比值越大,表示节能性能越大;/>用于约束柴油发电机的输出功率等于变更后的负载需求;故目标函数越大,柴油发电机的输出功率越接近于变更后的负载需求且节能性能越大。可以理解地,当目标函数的取值为2时,柴油发电机的输出功率等于变更后的负载需求,且节能性能达到最大值1。
可以理解地,对于控制参数“发动机转速”而言,保持所述控制参数之外其它控制参数的数值不变,在所述运行状态中不断调整“发动机转速”的取值,可以确定“发动机转速”的目标值;按照同样的方法可以获取每一种控制参数的目标值。
S13,预测将每种控制参数调节至对应目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性,并基于所述运作稳定性计算所述控制参数的优先级,所述优先级与所述运作稳定性呈正相关。
在一个实施例中,确定每一个控制参数的目标值之后,通过单独调节每种控制参数均可实现柴油发电机的节能控制,为了保证节能控制的效果的同时,降低对柴油发电机的损害,需要计算每种控制参数的优先级,进而确定需要调节的控制参数。
具体地,所述预测将每种控制参数调节至对应目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性,并基于所述运作稳定性计算所述控制参数的优先级包括:对于任意一种控制参数,在所述运行状态中将所述控制参数的取值替换为所述控制参数的目标值,得到所述控制参数的目标运行状态;将所述目标运行状态输入所述目标函数,将所述目标函数的取值作为所述控制参数的控制效果评价值;在所述运行状态中,依据所述控制参数的实时值与所述目标值之间差值的绝对值计算所述控制参数的运作稳定性,所述运作稳定性满足关系式:
,其中,/>为所述运行状态中控制参数/>的实时值,/>为所述运行状态中控制参数/>的目标值,/>为控制参数/>的运作稳定性;基于所述运作稳定性和所述控制效果评价值计算所述控制参数的优先级。
具体地,所述控制参数的优先级满足关系式:
,其中,/>为控制参数/>的运作稳定性,/>为控制参数/>的控制效果评价值,/>为控制参数/>的优先级。
可以理解地,所述优先级与所述运作稳定性和所述控制效果评价值均呈正相关关系。在所述运行状态中,若一个控制参数的实时值与目标值之间差值的绝对值越小,表示控制参数的调节量越小,运作稳定性越大,调整该控制参数不会对柴油发电机的运作带来冲击,对柴油发电机的损害越小,优先级越高。控制效果评价值越大,表示调整该控制参数后,柴油发电机的节能性能越大,且越接近于变更后的负载需求,优先级越高。
如此,依据每种控制参数的控制效果评价值和运作稳定性计算每种控制参数的优先级,在保证节能控制效果的同时,保证柴油发电机的运作稳定性,降低对柴油发电机的损害。
S14,将优先级最大值对应的控制参数作为目标控制参数,并将所述目标控制参数调节至所述目标控制参数的目标值之后,对比所述柴油发电机的实际输出功率和变更后的负载需求。
在一个实施例中,将优先级最大值的控制参数作为目标控制参数,将所述目标控制参数调节至所述目标控制参数的目标值之后,完成一次控制参数的调整。在完成一次控制参数的调整后,对比所述柴油发电机的实际输出功率和变更后的负载需求。
由于目标控制参数目标值能够使得柴油发电机的节能性能达到最大,但是,此时的最大值不一定等于2,即目标控制参数目标值无法确保柴油发电机的输出功率等于变更后的负载需求,且节能性能达到最大值1;因此,需要对比所述柴油发电机的实际输出功率和变更后的负载需求。
S15,响应于所述柴油发电机的实际输出功率不等于变更后的负载需求,再次采集所述柴油发电机的运行状态以调节柴油发电机的控制参数,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时,完成柴油发电机的节能控制。
在一个实施例中,响应于所述柴油发电机的实际输出功率不等于变更后的负载需求,表示完成一次控制参数的调整后,柴油发电机的实际输出功率并不能满足变更后的负载需求,为了保证柴油发电机处于节能状态,应使得柴油发电机的实际输出功率刚好等于变更后的负载需求;故需要对柴油发电机进行第二次控制参数。
可以理解地,当所述柴油发电机的实际输出功率与变更后的负载需求之间差值的绝对值大于设定阈值时,表示所述柴油发电机的实际输出功率不等于变更后的负载需求。其中,所述设定阈值为0.5。
具体地,再次采集所述柴油发电机的运行状态以调节柴油发电机的控制参数,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时,完成柴油发电机的节能控制包括:将所述目标控制参数调节至所述目标控制参数的目标值之后,再次采集所述柴油发电机的运行状态,再次采集的运行状态中所述目标控制参数的数值等于所述目标控制参数的目标值;依据再次采集的运行状态调节柴油发电机的控制参数;迭代地调节柴油发电机的控制参数,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时,停止调节。
其中,所述“依据再次采集的运行状态调节柴油发电机的控制参数”的过程与步骤S12至步骤S14的过程相同,在此不再赘述。
如此,在一次控制参数的调整过程中,依据运行状态和变更后的负载需求确定目标控制参数,并将运行状态中目标控制参数的数值调整为目标控制参数的目标值;迭代地执行控制参数的调整,直至柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求,此时的柴油发电机在保证输出功率等于变更后的负载需求的同时,保证了柴油发电机的节能性能,完成柴油发电机的节能控制;且在节能控制过程中,保证柴油发电机的运作稳定性,降低对柴油发电机的损害。
本申请实施例提供的上述一种柴油发电机的节能控制方法,当柴油发电机的负载需求发生变更时,采集柴油发电机的环境温度、海拔高度和每种控制参数的实时值,作为柴油发电机的运行状态;以柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求,且节能性能最大为优化目标构建目标函数,确定在运行状态下每一种控制参数的目标值;进一步地,预测每种控制参数调节至目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性,依据柴油发电机的运作稳定性计算每种控制参数的优先级,并将优先级最大值对应的控制参数调节至对应的目标值,完成一次控制参数的调整;响应于所述柴油发电机的实际输出功率不等于变更后的负载需求,继续执行控制参数的调整,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求,完成柴油发电机的节能控制;通过多次控制参数的调整,自适应确定每次控制参数调整时的目标控制参数以及目标控制参数的目标值,在保证输出功率等于变更后的负载需求的同时,保证了柴油发电机的节能性能,且在节能控制过程中,保证柴油发电机的运作稳定性,降低对柴油发电机的损害,实现柴油发电机精准地节能控制。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种柴油发电机的节能控制方法,其特征在于,所述节能控制方法包括:
响应于柴油发电机的负载需求发生变更,采集所述柴油发电机的运行状态,所述运行状态包括环境温度、海拔高度和每种控制参数的实时值,所述控制参数包括发动机转速、燃油喷射量和进气门开度;
对于任意一种控制参数,依据所述运行状态和变更后的负载需求构建目标函数,并求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值,所述目标函数以柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求,且节能性能最大为优化目标;
预测将每种控制参数调节至对应目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性,并基于所述运作稳定性计算所述控制参数的优先级,所述优先级与所述运作稳定性呈正相关;
将优先级最大值对应的控制参数作为目标控制参数,并将所述目标控制参数调节至所述目标控制参数的目标值之后,对比所述柴油发电机的实际输出功率和变更后的负载需求;
响应于所述柴油发电机的实际输出功率不等于变更后的负载需求,再次采集所述柴油发电机的运行状态以调节柴油发电机的控制参数,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时,完成柴油发电机的节能控制。
2.如权利要求1所述的一种柴油发电机的节能控制方法,其特征在于,在求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值之前,所述节能控制方法还包括:
搭建柴油发电机的功率模型,所述功率模型的输入为柴油发电机的运行状态,输出为柴油发电机的输出功率;
在历史时间内,采集柴油发电机的运行状态样本,并将所述运行状态样本时所述柴油发电机的实际输出功率作为样本标签;
将所述状态样本输入所述功率模型以获取模型输出结果;
基于所述模型输出结果和所述样本标签计算均方差损失值;
利用梯度下降法更新所述功率模型以降低所述均方差损失值,完成一次训练;迭代地训练所述功率模型,直至所述均方差损失值小于设定值时,得到训练完毕的功率模型。
3.如权利要求2所述的一种柴油发电机的节能控制方法,其特征在于,所述功率模型为全连接神经网络或线性多项式函数。
4.如权利要求2所述的一种柴油发电机的节能控制方法,其特征在于,对于任意一种控制参数,依据所述运行状态和变更后的负载需求构建目标函数,并求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值包括:
将所述运行状态输入训练完毕的功率模型以获取所述运行状态下柴油发电机的输出功率;
基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度计算单位时间内柴油消耗量,并基于所述柴油消耗量确定所述运行状态下柴油发电机的理论功率;
基于所述输出功率、所述理论功率以及变更后的负载需求构建目标函数,所述目标函数满足关系式:
,其中,/>为运行状态/>下柴油发电机的输出功率,/>为运行状态/>下柴油发电机的理论功率,/>为变更后的负载需求,/>为运行状态/>对应的目标函数的取值;
对于任意一种控制参数,保持所述控制参数之外其它控制参数的数值不变,在所述运行状态中不断调整所述控制参数的取值,利用寻优算法在所述控制参数的取值范围内确定所述控制参数的目标值,其中所述控制参数的目标值使所述目标函数的取值达到最大。
5.如权利要求4所述的一种柴油发电机的节能控制方法,其特征在于,基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度计算单位时间内柴油消耗量包括:
依据柴油发电机的实际测试数据构建发动机的燃油消耗率曲面,所述燃油消耗率曲面包括不同发动机转速、不同燃油喷射量和不同进气门开度下的燃油消耗率,所述燃油消耗率对应于单位时间内的柴油消耗量;
基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度查询所述燃油消耗率曲面以确定单位时间内柴油消耗量。
6.如权利要求4所述的一种柴油发电机的节能控制方法,其特征在于,所述预测将每种控制参数调节至对应目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性,并基于所述运作稳定性计算所述控制参数的优先级包括:
对于任意一种控制参数,在所述运行状态中将所述控制参数的取值替换为所述控制参数的目标值,得到所述控制参数的目标运行状态;
将所述目标运行状态输入所述目标函数,将所述目标函数的取值作为所述控制参数的控制效果评价值;
在所述运行状态中,依据所述控制参数的实时值与所述目标值之间差值的绝对值计算所述控制参数的运作稳定性,所述运作稳定性满足关系式:
,其中,/>为所述运行状态中控制参数/>的实时值,/>为所述运行状态中控制参数/>的目标值,/>为控制参数/>的运作稳定性;
基于所述运作稳定性和所述控制效果评价值计算所述控制参数的优先级。
7.如权利要求6所述的一种柴油发电机的节能控制方法,其特征在于,所述控制参数的优先级满足关系式:
,其中,/>为控制参数/>的运作稳定性,/>为控制参数/>的控制效果评价值,/>为控制参数/>的优先级。
8.如权利要求1所述的一种柴油发电机的节能控制方法,其特征在于,再次采集所述柴油发电机的运行状态以调节柴油发电机的控制参数,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时,完成柴油发电机的节能控制包括:
将所述目标控制参数调节至所述目标控制参数的目标值之后,再次采集所述柴油发电机的运行状态,再次采集的运行状态中所述目标控制参数的数值等于所述目标控制参数的目标值;
依据再次采集的运行状态调节柴油发电机的控制参数;
迭代地调节柴油发电机的控制参数,直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时,停止调节。
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