DK179755B1

DK179755B1 - Fremgangsmåde til fremdriftskontrol ved hjælp af et fremdriftskontrolsystem samt anvendelse heraf

Info

Publication number: DK179755B1
Application number: DKPA201770818A
Authority: DK
Inventors: Olaf Kruse Stoustrup Lars
Original assignee: Frugal Technologies Aps
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-05-08
Also published as: WO2019086086A1; EP3704017A1; DK201770818A1; EP3704017A4

Abstract

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremdriftskontrol ved hjælp af et Add-on fremdriftskontrolsystem (1) (PCS), der er konstrueret til at samvirke med en allerede eksisterende PCS/RCS-løsning (5) med det formål at minimere brændstofforbruget ved fremdrift af større skibe. Opfindelsen angår ligeledes en anvendelse af fremgangsmåden.

Description

Fremgangsmåde til fremdriftskontrol ved hjælp af et fremdriftskontrolsystem samt anvendelse heraf

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremdriftskontrol ved hjælp af en optimeringsløsning i form af et Add-On-fremdriftskontrolsystem, der er konstrueret til at samvirke med en allerede eksisterende PCS/RCS-løsning, som regulerer sammenhængen mellem RPM, propel-pitch og drejningsmoment på hovedakselen efter en såkaldt kombinatorkurve, med det formål at minimere brændstofforbruget ved fremdrift af større skibe.

Desuden angår opfindelsen en anvendelse af samme.

Der eksisterer adskillige fremdriftsstyringssystemer til anvendelse på skibe til styring og kontrol af fartøjernes fremdrift.

Systemerne kan i store træk opdeles som følger:

1. Fast propel - hvor det kun er RPM (motorens og dermed propellens omdrejningshastighed), der kan reguleres. Dette er almindeligvis den måde, meget store fartøjers fremdrift reguleres. Motor og propel er fremstillet/designet således, at brændstofforbruget er optimalt ved bestemte hastigheder gennem vandet og i sammenhæng med et ganske bestemt trim og en ganske bestemt dybgang.

Fællesbetegnelsen for disse værdier er fartøjets designtilstand (design condition). Sejler fartøjet ikke ved denne tilstand, kan dette medføre et for højt brændstofforbrug, og fremdriften bliver ineffektiv.

2. Fast RPM (Omdrejningstal) - ved hvilket system motorens omdrejningshastighed fastholdes, og kun skruebladene drejes/vippes (også kaldet pitch eller propeller pitch) for at ændre på fartøjets fart gennem vandet. Dette er et almindelig anvendt fremdriftsstyringssystem for fartøjer, der er udstyret med en såkaldt akselgenerator (dynamo) til strømproduktion, da ændringer i RPM vil ændre den producerede strømfrekvens tilsvarende, og dette er kun muligt i meget begrænset omfang, idet forbrugerne af den producerede strøm er afhængige af en stabil strømfrekvens.

Som ovenfor under pkt. 1 gælder det også her, at fremdriftsstyringssystemet rent forbrugsmæssigt kun er optimalt indenfor forholdsvis små intervaller for trim, dybgang og hastighed, dvs. et begrænset sæt tilstande.

Denne type vælges ofte fremfor en kombinatormode.

3. Kombinatormode - Hvor både RPM og pitch (vinklen på propelbladene) kan ændres. Her reguleres fartøjets fremdrift efter en såkaldt kombinatorkurve, som angiver sammenhørende værdier for RPM og pitch ved forskellige værdier for fremdriftskraften. Kurven omfatter kun værdier, der ligger inden for de grænseværdier, der er defineret for en konkret kombination af motor og propel.

Sådanne kurver er typisk bygget ind i eller leveres med det fremdriftsstyringssystem, der er leveret med fartøjet.

Styres motoromdrejninger, pitch og drejningsmoment i sammenhæng efter en sådan tabel, kaldes det for kombinatormode.

Denne metode bruges gerne på mindre skibe og på nogle større fartøjer, der har separate dieselgeneratorer, eller som har den nødvendige effektelektronik til regulering af frekvensen af den strøm, som generatoren producerer, i de tilfælde hvor der benyttes akselgenerator.

Kombinatormode er betydeligt mere effektiv end både 1 .’’Fast propel” og

2.”Fast RPM”, men er stadig afhængig af, at skibet opererer ved designtilstanden. Hvis ikke det er tilfældet, vil kombinatormode heller ikke levere det optimale driftsresultat, og det vil i nogle tilfælde kunne føre til problemer med motoren, idet den vil kunne blive overbelastet (overload).

Ved denne form for drift er det sædvanlige at have en enkelt load-kurve. Loadkurven beskriver, hvor hårdt motoren må arbejde ved en bestemt omdrejningshastighed. Den er vigtig for at undgå overophedning, stalling og andre problemer. Load-kurven passer meget lig kombinatorkurver bedst til skibets designtilstand. Bevæger man sig uden for den, vil det igen være en fordel at have en load-kurve, som passer til den konkrete tilstand. Det konkrete problem, nogle skibe oplever, er, at kombinatordrift bringer motoren for nær eller forbi motorens load-kurve, når den konkrete tilstand er forskellig fra designtilstanden.

Et eksempel på den kendte teknik er beskrevet i det amerikanske patentskrift nr. US 2010/0274420 A1. Heri beskrives en metode og et system til styring af fremdriftssystemet i et skib, hvor en optimal kombination af propellerens pitch og motorens omdrejningstal for at opnå en given fremdrift løbende beregnes baseret målinger fra sensorer i sand tid af skibets driftsbetingelser. Beregningerne kan ske på grundlag af dynamiske matematiske modeller af skibet.

Det er et formål med denne opfindelse at anvise en fremgangsmåde til fremdriftskontrol ved hjælp af et fremdriftskontrolsystem, ved hvilken der opnås en forbedret beregning i forhold til den kendte teknik.

Forkortelser og synonymer anvendt i denne ansøgning:

PCS/RCS: Propulsion Control System/Remote Control System:

FKS: Fremdriftskontrolsystem, det i denne ansøgning beskrevne PCS

Tilt: Krængning på tværs af fartøj.

Trim: Forholdet mellem dybgang for og agter.

RPM: Motoromdrejninger i minuttet.

Pitch: Propeller pitch: Tal for drejning/vrid af indstillelige skrueblade.

Fart: Hastighed gennem vandet.

Fremdrift: De foranstaltninger, der anvendes til at drive fartøjet fremad.

PLC: Programmable Logic Controller

MPC: Model Predictive

Control

PC: Personal Computer

Interface: Grænseflade

UDI: User Display Interface. Brugergrænseflade

CE: Calculation Engine: Beregningskerne

CEI: Calculation Engine Interface:

Thrust-håndtag: Betjeningsorgan, der benyttes til at indstille den ønskede fremdriftskraft.

Det fremdriftskonstrolsystem, som benyttes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er karakteristisk ved, at FKS anvender principperne fra MPC (Model Predictive Control) til at effektivisere samspillet mellem de komponenter, der indgår i fremdriften af et skib, herunder specielt hovedmotor og propel. FKS omfatter et antal sensorer, der leverer data og måleværdier som input til beregningerne i den matematiske model af fartøjet, samt PLC udstyr, som omsætter analoge sensordata til digitale data og omvendt, og desuden omfatter FKS mindst én standard-PC, der kan afvikle den til systemet nødvendige software, som er i stand til ud fra nævnte matematiske model over fartøjets fremdriftskomponenter ved hjælp af flere algoritmer at producere kombinatorkurver, som til enhver tid modsvarer skibets aktuelle tilstand (dybgang, trim mv.), hvilke kombinatorkurver omsættes til tabeller, der indeholder beregnede parametre, som beskriver de nødvendige indstillinger for motor og propel for en ønsket fremdriftskraft med det formål at opnå en ønsket fremdrift på den mest omkostningseffektive måde.

På denne måde bliver det muligt på baggrund af principperne i MPC løbende/dynamisk at opsamle, beregne og anvende data om et system og dermed opbygge viden om, hvordan samme system reagerer på forskellige input. Desuden opnås, at de på baggrund af disse tidligere indsamlede og behandlede data fremstillede styringstabeller indeholder sammenhængende styringsparametre, der er optimerede i forhold til f.eks. brændstofforbrug eller evt. andre parametre.

Det er ved fremgangsmåde fordelagtigt, at den til systemet hørende software omfatter en datalogger, som med korte mellemrum opsamler og vedligeholder sensordata fra PLC-udstyret og gemmer disse i en database, samt en CE, som med længere mellemrum bearbejder, validerer, filtrerer, sammenholder og interpolerer data, der er indsat i databasen siden sidste beregning, og derved opbygger og vedligeholder en dynamisk, matematisk model af skibets ydelse i form af ydelsesstatistikker, der også gemmes i databasen. Herved opnås, at de indsamlede data, der løbende gemmes i databasen, altid viser et samlet øjebliksbillede af systemets tilstand, og samtidig vedligeholdes en dynamisk, aktuel model af fartøjet, der bygger på brugbare, validerede historiske data.

Det er fordelagtigt at sensorerne leverer data om: motorens RPM, propelpitch, fuel-forbrug, drejningsmoment på hovedaksel, motorbelastning, hastighed gennem vandet osv., hvilke data efter transformation fra analoge til digitale værdier lagres i systemets database sammen med tidstempel og andre metadata, såsom: dybgang, trim, vindretning i forhold til sejlretning, vindstyrke osv., hvorved den matematiske model bliver så omfattende som muligt og derved mere anvendelig også til løbende monitorering af fartøjets tilstand.

Krav 1 angår en fremgangsmåde til styring af propel-pitch og motor-RPM på større skibe ved hjælp af et Add-on-system i form af et fremdriftskontrolsystem (FKS), der er lagt ovenpå det eksisterende PCS/RCS-system, ved hjælp af udstyr af den ovenfor angivne art. Denne fremgangsmåde omfatter følgende trin:

opsamling i en database af metadata, såsom dybgang, trim, tilsyneladende vindstyrke og vindretning til fastlæggelse af skibets tilstand, anvendelse af interpolation og meshing til komme fra et ønsket drejningsmoment til et konkret sæt af RPM- og pitch-værdier på følgende måde, værdier hentes i databasen, og beregninger gemmes i en cache-tabel med diverse metadata, hvilken cache-tabel hele tiden indeholder det senest udregnede sæt resultater, og det er således kun de rådata, der er gemt efter det senest gemte resultat, der skal gennemregnes som følger:

seneste rensede og validerede datasæt loades fra cache-tabellen, nye måledata loades fra måleenheder (measurements), det opnåede resultatsæt sorteres i et histogram, hvor hver søjle i histogrammet er en samling af målepunkter, der er observeret ved den kombination af RPM og pitch, der svarer til den konkrete søjle, idet alle andre data og metadata også er tilgængelige i alle målepunkter, så f.eks. olieforbruget og motorload også er registreret i alle punkter, når alle værdier er sorteret i histogrammet, gennemgås hver enkelt søjle, og den bedste power-værdi pr. søjle identificeres som den, der er statistisk signifikant og samtidig har den laveste omkostning, når alle søjler i histogrammet er filtreret, opnås et histogram, der kun har én værdi pr. søjle nemlig den optimale, for at sikre, at måleværdier er gyldige, filtreres herefter ved hjælp af dynamiske hylstre, hvor et konvekst hylster genereres ud fra et kendt sæt måleværdier (eller tabelværdier), og det eftervises, at den nye værdi ligger inden for hylstret, der definerer grænserne for f.eks. motor load, den fundne T_best, der svarer til en bestemt kombination af RPM og pitch i

H_Opt, skal nu omsættes til den tilsvarende kraft (power P), hvor

Sammenhængen mellem P og τ er givet ved:

Ρ=τ·οο hvor wer omdrejningshastigheden i hertz, idet r_best svarer til en P_best, som så skal bruges i det følgende, hvor der fremstilles en tessellation afdex, y og Pbest værdier, der findes i H_opi, således at det ender med et sæt S af flader, der anvendes til nævnte interpolation som følger:

der definereset plan T gennem (0, 0, Pd) med normalvektor (0, 0, 1), hvor Pd er den kraft, der søges, hver flade s G S testes for skæring med T, og de flader, der skærer, vil skære i et antal linjer / G L, hvor de flader i S, der har en linje i L, er kandidater, og det er den flade s, der har det laveste Ct (forbrug af fuel), som skal bruges, idet hver flade s kan bruges til interpolation, fordi der i s er mindst ét punkt over og ét under I, og vælges det mindste (set i forhold til forbrug) over og under, og laves en linje /', vil skæringen mellem / og /' være en fint interpoleret værdi, der kan sendes tilbage til fremdriftskontrolsystemet som styringsparametre svarende til Pd, hvilken interpolerede værdi kaldes for Rbest, hvor skæringen mellem sættet af flader S og planet Ti Pbest svarer til et punkt på den optimale kombinatorkurve, som så fremstilles ved at lave et passende antal snit mellem S og T, som beskrevet ovenfor.

Ved hjælp af denne fremgangsmåde bliver resultatet et sæt Pbest med tilhørende RPM- og pitch-værdier og dermed en til præcis fartøjets aktuelle tilstand tilpasset kombinatorkurve. Fremgangsmåden sikrer, at driften altid sker inden for de anbefalede grænser for belastning af motoren med det lavest mulige brændstofforbrug.

Krav 2 angår en fremgangsmåde, hvor der for at sikre, at måleværdier er gyldige, filtreres ved hjælp af dynamiske hylstre, hvor et konvekst hylster genereres ud fra et kendt sæt måleværdier (eller tabelværdier), og det eftervises, at den nye værdi ligger inden for hylstret, der definerer grænserne forf.eks. motor load, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin:

der generes et konvekst hylster R³ -> Haf et kendt sæt måleværdier (eller tabelværdier), den nye værdi m til M tilføjes, så vi får sættet M', der generes et nyt hylster H'af M', og det undersøges, om mængden af knudepunkter V i H er den samme som V i H', og hvis de to mængder er ens, ligger m i H, load kurver gemmes som data i databasen, der dannes, hver gang CE har beregnet et nyt sæt best-værdier for fremdriften, et nyt H_opt-histogram, hvor hvert datapunkt i histogrammet også har en load-værdi I, idet samlingen af RPM, pitch og /-værdier fra H_opttilsammen udgør sættet M', hvor motorbeskyttelsen så sikres som følger:

1. referencedata fra databasen omsættes til et konvekst hylster H, som afbilder RPM, pitch og motor load, hvilket hylster svarer til den klassiske load kurve, og det er dette hylster, nye værdier skal ligge inden for,

2. data (dvs. H_opt) for den aktuelle tilstand hentes fra databasen, og hvis der ikke er data for den aktuelle tilstand, hentes data for den nærmeste tilstand eller de primære referencedata (som altid er til stede fra sea trial eller tabeldata),

3. for hvert datapunkt m i M' undersøges iht. algoritmen ovenfor, om m ligger inden for eller uden for H, og hvis det ligger det uden for, fjernes punktet fra Hopt·

På denne måde sikres, at den maksimale fastlagte belastning (max load) ikke overskrides ved kombinatordrift. Ved den kendte teknik, vil et ændret trim eller en ændret dybgang sagtens kunne betyde, at en kombination af RPM og pitch, der er angivet af kombinatorkurven kan være problematisk. Ved denne fremgangsmåde opnås en load-kurve, som passer til den konkrete tilstand, også når denne tilstand er forskellig fra designtilstanden.

Krav 3 angår et yderligere fremgangsmådetrin til forbedring af driften ved anvendelse af fuzzy tuning, ved hvilket trin CE, hvis analysen af de arkiverede H_opt datasæt viser lille statistisk afstand, kan tilføje en tilfældig værdi δ, som ligger inden for et konfigurerbart interval, til de RPM- og pitchværdier, der skrives til PCSI. På denne måde kan der skubbes en smule til ydelsen, så der bliver indsamlet data, som ikke er set før, og hvis de nye værdier er bedre end nogle afde eksisterende, vil de blive integreret i samlingen af Hopt histogrammer.

Ifølge krav 4 sikres, at der kun sker ændringer i den valgte kombination af propel-pitch og motor-RPM, når der sker en ændring af thrust-håndtagets indstilling. Herved sikres mod konstante små ændringer i indstillingerne ved mindre ændringer i skibets tilstand.

Krav 5 angår en anvendelse af opfindelsen, hvor det trinvist er beskrevet, hvordan FKS aktiveres, og hvad der sker, når systemet anvendes til en simpel operation, såsom ændring af den anvendte fremdriftskraft via betjeningspanelet.

Opfindelsen skal herefter nærmere forklares under henvisning til tegningerne, på hvilke:

Fig. 1 skematisk viser flere Add-on/On-top-systemer ovenpå et eksisterende PCS-system,

Fig. 2 viser et Add-on-kontrolsystem til brug ved opfindelsen,

Fig. 3 skematisk viser datastrukturen i det interface, der forhindrer fejl ved skrivning til CE-modulet,

Fig. 4 viser et eksempel på en kombinatortabel til anvendelse i et PCS-system,

Fig. 5 viser et eksempel på en tabel over data, der typisk indlæses fra sensorerne,

Fig. 6 viser et eksempel på et konvekst hylster, der anvendes ved filtreringen af opsamlede data,

Fig. 7 viser et XYZ-histogram, der anvendes til filtrering og kvalitetssikring af data,

Fig. 8 viser et eksempel på en tessellation af X (RPM), Y (pitch), Z (Power), der anvendes til at fastlægge punkter på den optimale kombinatorkurve,

Fig. 9 viser et eksempel på et teknisk brugsscenarie,

Fig. 10 viser et eksempel på et brugsscenarie, set fra brugerens synspunkt,

Fig. 11 viser i oversigt en grafisk repræsentation af sensorer, der indsamler data om den aktuelle drift af skibet,

Fig. 12 viser i oversigt en grafisk repræsentation af fysiske komponenter, der omtales i de i Fig. 9 og 10 viste scenarier over det omhandlede kontrolsystem.

Nærværende opfindelse angiver en optimeringsløsning til anvendelse på store fartøjer. Løsningen har til formål at minimere brændstofforbruget til fremdrift af fartøjerne ved at effektivisere samspillet mellem de komponenter, der indgår i fremdriften på et sådant skib. Optimeringsløsningen bygger på principper fra MPC, der i store træk drejer sig om dynamisk opsamling, behandling og anvendelse af opsamlet data/erfaring for dermed at opnå større viden om og erfaring med, hvordan et system reagerer på forskellige input. Det betyder, at et system kan optimeres efter forskellige kriterier, samtidig med at sandsynligheden for at overbelaste samme system reduceres, da der i sagens natur ikke overskrides grænser i forhold til, hvad systemet har været udsat for tidligere. I forbindelse med den her beskrevne opfindelse anvendes den løbende indsamling af data, behandling af disse data samt anvendelse af resultaterne af de behandlede data til at optimere brændstofstofforbruget på et fartøj med et bestemt fremdriftsstyringssystem, så forbruget bliver lavest muligt. Da alle data (se evt. Fig. 5 og Fig. 11), der indgår i den model af skibet, som CE 7 løbende opdaterer, er statistisk filtreret (se Fig. 7 og tilhørende forklaring) og bygger på skibets aktuelle tilstand (dybgang, trim osv.), og derfor kan sammenholdes med tidligere erfaringer (data), opnås, at der med meget stor sikkerhed kan leveres effektive styringsparametre, der sikrer det lavest mulige brændstofforbrug, og som samtidig er overordentligt sikre og præcise styringsparametre for både drivskrue 3 og motor 4.

Optimeringsløsningen er primært interessant for fartøjer, der er udstyret med Controlled Pitch (CP) -propel - dvs. en propel, der har blade, som kan vippes, så den mængde vand, der flyttes ved hver omdrejning, kan justeres. Kendte fremdriftskontrolsystemer anvender ofte kombinatorkurver til kontrol af skibets fremdrift. En kombinatorkurve er en tabel, der typisk kan se ud som vist i

Fig. 8. Disse bygger på sammenhænge mellem data, der angiver parametre til indstilling af skibets hovedmotor, propeller pitch og drejningsmomentet på hovedakselen angivet i % af det tilladelige moment, som anvendes til styre skibets fremdrift (fastsættelse af skibets hastighed igennem vand). I Fig. 8 er disse data vist som motoromdrejninger (RPM), propeller pitch, a_prop, (stignings vinkel) og drejningsmoment på hovedakslen ((td) i % af maksimum). Disse tabeller er som regel kommet til veje i sammenhæng med en ganske bestemt statisk designtilstand og kan beregnes ud fra teoretiske overvejelser eller findes ved prøvesejladser. Designtilstand (design condition) er en samlet betegnelse for et ganske bestemt trim (forholdet mellem dybgang for og agter) og en bestemt dybgang og andre parametre, der har betydning for skibets fremdrift, osv.

Optimeringsløsningen virker også på skibe uden vipbare skruer, hvor der anvendes kombinatorkurver, men nytteeffekten er her væsentlig mindre.

Den omhandlede optimeringsløsning er fremstillet som en Add-on-løsning og kaldes i det følgende FKS 1 eller bare Systemet 1. Systemet 1 anvendes sammen med (eller ovenpå) en eksisterende beskyttet PCS/RCS-løsning 5 og kommunikerer med denne via et eller flere godkendte interfaces 21, hvilket betyder, at optimeringsløsningen ikke er en ændring af den kendte løsning, men en udvidelse af den.

I Fig. 2 er der meget overordnet illustreret, hvordan Systemet” 1 hænger sammen med en oprindelig eksisterende beskyttet PCS/RCS- løsning 5 på et skib.

Den oprindelige beskyttede installation 19 omfatter alle de vitale dele, såsom: PSC/RCS 5, Engine 3, Gearbox, Propeller 4 osv., og disse er alle godt beskyttet inde bag et antal godkendte interfaces 21.

PCS/RCS, dvs. Propulsion Control System og Remote Control System er to begreber, som dækker stort set det samme:

1. PCS: De komponenter, der indpakker motor 3, propel 4 m.m. i beskyttelse mod driftsstop og skadelige fejlsituationer som f.eks. overload.

2. RCS: De komponenter, der gør det muligt at styre fremdriften fra skibets bro eller kontrolrummet. I modsætning til manuelt at dreje på håndtag på motoren osv.

Fælles for PCS-systemer er, at de er meget stærkt beskyttet af krav til sikkerhed m.v. Der kan ikke som udgangspunkt ændres i den type systemer, men der eksisterer veldefinerede og godkendte interfaces 21, som gør det muligt at lave tilføjelser og udvidelser, som f.eks. de Add-on-systemer 20, der er vist i boksen 20 i Fig. 1. Sådanne systemer kaldes i øvrigt også Ontop-systemer.

Når det er det her beskrevne FKS 1, der overtager kontrollen, vil det være det flow, der kan ses på fig. 2, der er aktuelt, og det vil på samme måde som i den underliggende oprindelige løsning (uden Add-on-løsningen), være ”PCS interface Modulet” PCSI 12, der leverer data til PCS/RCSsystemet 5.

I tilfælde af fejl i forbindelse med opslag eller lagring af data i FKS 1/PLC (se Fig. 12 og 13) bliver FKS 1 deaktiveret, og kontrollen vender tilbage til det oprindelige PCS-system med en fejlmeddelelse.

FKS 1 aktiveres med en knap på et panel med display og kontrolorganer, eksempelvis håndtag, og dette kontrolpanel ”UDI” 9 ( Fig. 2, 12 og 15), fortæller, hvis der ingen fejl opstår, at det nu har kontrollen, og den eksisterende PCS/RCS-løsning 5 deaktiveres. Opstår der fejl, annulleres aktiveringen, og kontrollen forbliver hos den tidligere systemkontrol.

UDI 9 aflæser ved vellykket overtagelse af kontrollen den aktuelle position på thrust-håndtaget til den eksisterende PCS/RCS 5 og slår et tilsvarende sæt, RPM og pitch, op i den dynamisk vedligeholdte kombinatorkurve 8, der er lagret i UDI 14, hvorfra indstillingerne overføres til PCSI 12, som så igen overfører disse til PCS/RCS 5, således at aktiveringen foregår uden ændringer i fremdriften. Der vil først ske en ændring i fremdriften i det øjeblik thrusthåndtaget aktiveres af navigatøren. Her vælger systemet så den optimale kombination af pitch og RPM svarende til den nye indstilling for ønsket fremdrift. Herefter benyttes denne kombination uafhængigt af eventuelle ændrede parametre, indtil der atter sker en aktivering af thrust-håndtaget. På den måde undgås konstante små ændringer af RPM og pitch. Dette gøres for at minimere overdrevent slid på reguleringsmekanismer. Desuden vil navigatøren opleve, at der kun sker ændringer, når håndtaget aktiveres, hvilket er i overensstemmelse med, hvordan tingene normalt fungerer.

Når FKS 1 er tændt, arbejder CE 7 løbende med indsamling af og behandling af data fra sensorerne og vedligeholder den aktuelle kombinatorkurve 8 i FKS 1 - UDI 14 via CEI 22, også selvom FKS 1 ikke er det aktive PCS-system.

Når FKS 1 deaktiveres skal den aktuelle thrust-position, der vises i UDI 9, overføres til det underliggende systems thrust-styring, så deaktiveringen kan foregå uden ændringer i fremdriften.

For at sikre at der ikke skrives fejlbehæftede kombinatorkurver 8, bruges den nedenfor beskrevne algoritme (kendt som two phase commit) til at sikre, at en transaktion enten udføres korrekt eller slet ikke udføres.

Algoritmen bruger i dette tilfælde og til dette formål en datastruktur som vist i Fig. 3 i CEI 22 - PLC:

Følgende trin gennemløbes, når CE 7 skal opdatere kombinatorkurven 8 i CEI 22 - PLC:

1. Propeller Curve (PC) og Shadow Propeller Curve (SPC) er som udgangspunkt ens, og alle flag er 0, hvis der ikke er fejl.

2. Hvis updating-flaget (U) er 1, begyndes forfra

3. CE 7 sætter U = 1

4. Nye data kopieres til PC

5. Curve Updated-flaget (CU) sættes til 1, hvis der ikke opstår fejl

6. U-flaget sættes til 0

7. Status (CES) for CE 7 sættes til 0, hvis der ikke opstår fejl, eller en status kode, hvis der opstår fejl

Set fra CEI 22 - PLC udføres følgende:

1. Hvis U = 0, og CU = 0, bruges PC

2. Hvis U =0, CU=1 og CES=0, sættes U = 1, og PC kopieres til SPC

a. U og CU sættes til 0

3. I alle andre tilfælde bruges SPC.

Ideen er, at SPC altid indeholder en gyldig tabel - der dog ikke nødvendigvis erden nyeste.

Ved at udforme FKS 1 som beskrevet her sikres, at enkeltkomponenters udfald ikke kan stoppe systemet.

• Hvis CE 7 stopper, er der stadig en kombinatorkurve 8 i CEI 22 PLC. Hvis sensorerne 2 ikke virker, er der stadig data i databasen 13, der kan brugestil beregninger.

• Hvis databasen 13 skulle gå i stykker, er der stadig en kombinatorkurve 8 i CEI 22 - PLC.

FKS 1 ifølge opfindelsen indsamler løbende, og med korte mellemrum i størrelsesordenen af ca. 10 sekunder, data direkte fra udstyr, som f.eks. kan være til formålet installerede sensorer, der leverer data til ’’Sensor IO Modules” 6. Data kan også indlæses fra PLC'ere fra andre systemer, der måtte være tilgængelige på skibet.

Den konkrete opsamling foregår på en standard-PC 7, der har forbindelse til det net, som ’’Sensorer IO Modules” 6 og PLC'ere, såvel egne som andres, er forbundet til.

Det kan være den samme PC, som udfylder rollen som CE 7 og foretager beregningerne, men det er ikke nødvendigt, og det er rent sikkerhedsmæssigt heller ikke den bedste løsning at nøjes med én PC.

I FKS 1 anvendes en MODBUS TCP listener (alternativer kan også anvendes) til med mellemrum at hente værdierne fra ’’sensorer IO Modules” og eventuelle andre PLC'ere.

Alle de indsamlede værdier gemmes med tidsstempel og anden metadata om skibets tilstand i databasen 13.

Denne database 13 er tilgængelig fra alle systemets installationer, hvorfor alle andre services kan samle data op fra databasen 13. Fig. 5 viser et eksempel på, hvad der typisk kan tænkes at blive gemt i databasen 13.

For at sikre at opsamlede data er gyldige måleværdier, anvendes en valideringsmetode, der kort kan beskrives ved, at der genereres et konvekst hylster ud af en kendt mængde korrekte målinger (gamle tidligere godkendte data). Ud fra dette kan der ret enkelt foretages en betragtning, som vist nedenfor, der fortæller om et nyt punkt er gyldigt eller ej.

1. Generer et konvekst hylster R3 —> H af et kendt sæt måleværdier (eller tabelværdier) Μ. (Se også henvisningsbetegnelsen 16 i Fig. 6)

2. Tilføj den nye værdi m til M, så der fås sættet M'.

3. Generer et nyt hylster H' af M', og undersøg, om mængden af knudepunkter V i H er den samme som V i H'.

4. Hvis de to mængder er ens, ligger m i H- ellers ikke.

I det viste eksempel på validering er der anvendt værdier for motor load, da det på den måde er forholdsvist let at tjekke, om en værdi faktisk er OK, ved hjælp af load-kurver mv., men der kan generes hylstre, som definerer grænserne for andre data også, hvis det skulle være ønsket eller påkrævet.

Motor-load-kurverne gemmes som data i databasen 13, markeret med et referencenummer, så de relevante punkter til at fremstilling af H er lette at tilgå senere.

Gemte, rensede og validerede data anvendes til beregning af konkrete sæt RPM- og pitch-værdier ud fra en valgt fremdriftskraft P_d, men de skal først filtreres som følger:

Værdier hentes fra databasen 13, og beregninger gemmes i en cac/ie-tabel tillige med diverse metadata. Cac/ie-tabellen vil hele tiden indeholde det senest beregnede sæt resultater, således at det kun er de rådata, der er gemt efter det seneste gemte resultat, der skal gennemregnes som følger:

1. Seneste rensede og validerede datasæt loades fra cache. Det drejer sig om Power response og sættet navngives P.

2. Nyeste måledata loades også fra databasen 13, og det sæt navngives Μ.

3. M sorteres i et XY-histogram Hraw Hver søjle i histogrammet vil være en samling af målepunkter, der er observeret ved den kombination af RPM og pitch, der svarer til den konkrete søjle. Hvert enkelt målepunkt er primært en xyz-værdi. X defineres som RPM-aksen, Ysom pitchaksen og Z som Power-aksen. Det er altså en R2 —> R funktion. Alle andre data og metadata er også tilgængelige i alle målepunkter (se også fig. 7).

4. Når alle værdier er sorteret i histogrammet 17, gennemgås hver enkelt søjle 18 for sig.

5. Den bedste torque-værdi per bin 18 r_best identificeres som den, der er statistisk signifikant og samtidig har den laveste omkostning C_t, (i kg/hr).

6. Når alle bins (søjler 18 i histogrammet) er filtreret, er resultatet et histogram, der kun har én værdi per bin nemlig den optimale r_best. Dette histogram navngives H_opt-

7. Beregnede, filtrerede data gemmes som nævnt i Cac/ie-tabellen som det senest beregnede resultat.

Som nævnt tidligere skal FKS 1 i princippet altid køre, da der derved opbygges en stor erfaringsbase, eftersom data opsamles løbende og bliver filtreret ved konfigurerbare intervaller, som det er beskrevet ovenfor.

Datafiltreret, som er beskrevet ovenfor, anvendes herefter til at interpolere de aktuelle optimale driftsparametre, som vil blive beskrevet herunder.

Det er muligt at sikre, at måleværdier er gyldige ved hjælp af filtrering via dynamiske hylstre. Hvis der laves et konvekst hylster ud af en kendt mængde korrekte målinger, kan der ret enkelt laves en betragtning, som fortæller, om et nyt punkt er godt eller skidt:

Generer et konvekst hylster R³ -> Haf et kendt sæt måleværdier (eller tabelværdier)

Tilføj det den nye værdi m til M, så vi får sættet M'

Generer et nyt hylster H'af M', og undersøg, om mængden af knudepunkter V i H er den samme som V i H'. Hvis de to mængder er ens, ligger mi H - ellers ikke. Det er muligt at lave hylstre, som definerer grænserne forforskellige parametre, men mest relevant er det for motor load. På den måde er det let at tjekke, om en værdi faktisk er OK iht. load kurver mv.

Load kurver gemmes som data i databasen 13, markeret med et referencesæt, så det er let at kan finde de relevante punkter at lave H af.

Normalt benyttes en enkelt load-kurve, som meget lig kombinatorkurver passer bedst til skibets designtilstand. Bevæger man sig uden for den, vil det igen være en fordel at have en load kurve, som passer til den konkrete tilstand. Det problem, nogle skibe oplever, er, at kombinatordrift bringer motoren for nær eller forbi motorens load-kurve, når den konkrete tilstand er forskellig fra designtilstanden.

Nominal prop curve (NPC) er betegnelsen for en graf over den maksimale load, motoren må udsættes for ved en bestemt RPM-værdi. Load er langt overvejende givet ved RPM og propel pitch, og det er netop derfor, en traditionel kombinatorkurve, som er designet til en bestemt tilstand, ikke kan garantere, at load forbliver på den rigtige side af nominal prop curve. Et ændret trim eller en ændret dybgang kan sagtens betyde, at en kombination af RPM og pitch givet ved kombinatorkurven kan være problematisk.

Der benyttes således en motorbeskyttelsesalgoritme til at sørge for motorbeskyttelsen, og denne algoritme er en ret ligefrem implementering af ovenstående. Hver gang CE har beregnet et nyt sæt best-værdier for fremdriften, er resultatet et nyt H_opt-histogram (se ovenfor). Hvert datapunkt i histogrammet har også en load-værdi l. Samlingen af RPM, pitch og /-værdier fra H_opt udgør tilsammen sættet M', som er defineret ovenfor (under Filtrering via dynamiske hylstre).

Med det på plads, sikres motorbeskyttelsen som følger:

1. Referencedata fra databasen omsættes til et konvekst hylster H, som afbilder RPM, pitch og motor load. Dette hylster svarer til den klassiske loadkurve, og det er dette hylster, nye værdier skal ligge inden for.

2. Data (dvs. H_opt) for den aktuelle tilstand hentes fra databasen. Hvis der ikke er data for den aktuelle tilstand, hentes data for den nærmeste tilstand eller de primære referencedata (som altid er til stede fra sea trial eller tabeldata).

3. For hvert datapunkt m i M' undersøges iht. algoritmen ovenfor, om m ligger inden for eller uden for H. Ligger det uden for, fjernes punktet fra H_opi.

Data er nu både filtreret statistisk og iht. motor-load. Hermed er der gjort klar til tessellation og til at generere den dynamiske kombinatorkurve.

Den fundne r_best, der svarer til en bestemt kombination af RPM og pitch i H_opt, skal nu omsættes til den tilsvarende kraft (power P).

Sammenhængen mellem P og τ er givet ved:

P= τ co hvor wer omdrejningshastigheden i hertz. Således svarer r_best til en P_best, som så skal bruges i det følgende, hvor der fremstilles en tessellation/taglægning af de x, y og P_besl værdier, der findes i H_opt·, således at det ender med et sæt S af flader, der anvendes til nævnte interpolation som følger: (se evt. Fig. 8)

1. Der definereset plan T gennem (0, 0, PJ med normalvektor (0, 0, 1), hvor P_derden kraft, der søges (svarende til den værdi, navigatøren har sat via håndtaget på UDI 9).

2. Hver flade s G S testes for skæring med T. De flader, der skærer, vil skære i et antal linjer / G L

3. De flader i S, der har en linje i L, er kandidater. Det er den flade s, der har den mindste Ct (forbrug af fuel), som skal bruges.

4. Hver flade s kan bruges til interpolation, fordi der i s er mindst ét punkt over og ét under /. Vælges det mindste (set i forhold til forbrug) over og under, og laves en linje /', vil skæringen mellem / og /' være en fint interpoleret værdi, der kan sendes tilbage til fremdriftskontrolsystemet 1 som styringsparametre svarende til Pd, og denne interpolerede værdi kaldes for P_best.

Det er skæringen mellem sættet af flader S og planet T i P_best, som svarer til et punkt på den optimale kombinatorkurve 8.

Kombinatorkurven 8 fremstilles så ved at lave et passende antal snit mellem S og T, som beskrevet ovenfor. Resultatet bliver til et sæt P_best, med tilhørende RPM- og pitch-værdier, og det er med andre ord en til præcis dette fartøjs aktuelle tilstand tilpasset kombinatorkurve 8.

FKS 1 leverer på denne måde altid en kombinatorkurve 8, som passer til den aktuelle tilstand, da kurven 8 bygger på løbende opsamlede data.

H_opt gemmes sammen med tilhørende metadata i cac/ie-tabellen. Da alle data (og metadata) findes i hvert enkelt punkt H_opt, er det altid muligt at finde tilbage til de værdier, det ønskes.

Det er nyt at optimere parameterindstillingerne til en kombinatorkurve 8 på denne måde, idet sammenhængen mellem RPM, pitch og torque/kraft normalt kun er afspejlet i en statisk kombinatorkurve 8, som er tilpasset skibets designtilstand.

En yderligere fordel ved den løbende opsamling og behandling af måledata er, at der ved at sammenligne H_opt med tidligere H_opt-versioner med sammenlignelige metadata kan undersøges for performanceændringer, og samtidig kan sammenligninger også afsløre statistiske afvigelser mellem forskellige udgaver af H_opt- og kan derved bruges til at afsløre forbigående problemer med sensorer eller andre kortvarige afvigelser.

Det er samtidig vigtigt at bemærke, at eventuelle afvigelser over tid bliver til en del af de beregnede kombinatorkurver. Det er i høj grad meningen, da det netop erdet, der er kernen i det dynamiske aspekt i MPC.

Hvis sammenligningen mellem de udgaver af H_opt, der er gemt icachetabellen viser, at den statistiske afstand mellem dem er meget lille, lærer FKS 1 ikke ret meget om driftsmønstre, der ikke allerede er kendt, hvilket kan betyde, at FKS 1 ikke opdager driftsmønstre, der er bedre end de kendte. For atomgå det problem, omfatter FKS 1 også en såkaldt Fuzzy Tuning-.

o Hvis analysen af de arkiverede H_opt datasæt viser lille statistisk afstand, kan CE 7 tilføje en tilfældig værdi δ, som ligger inden for et konfigurerbart interval, til de RPM- og pitch-værdier, der skrives til

PCSI 12.

o På den måde skubber FKS 1 en smule til ydelsen, så der bliver indsamlet nye data, der ikke er set før.

o Hvis beregningsalgoritmerne finder, at de nye værdier er bedre end nogle af de eksisterende, vil de blive integreret i samlingen af H_opthistogrammer.

Herved undgås at FKS 1 ender i en statisk situation, der ikke afslører nye optimale H_opt. Det er vigtigt at bemærke, at Fuzzy Tuning kan slås til og fra, og at δ kan sættes til en ganske lille procentsats, hvis afvigelser er uheldige af den ene eller den anden årsag.

Fig. 9 og 10 danner baggrund for en teknisk orienteret (Fig. 9) og en brugerorienteret (Fig. 10) gennemgang af FKS 1. Gennemgangen vil blive udført trin for trin.

1. PLC'en læser kontinuerligt aktuelle værdier fra de tilsluttede sensorer 2 og omsætter dem til data, der er læsbare på en computer. Dette foregår ved ganske korte tidsintervaller, så data er i praksis altid et øjebliksbillede.

2. Data indsamles af PLC read ved konfigurerbare intervaller, typisk hvert 10. sekund. PLC read servicen læser data fra PLC'en og skriver dem til databasen 13. Der gemmes altså et øjebliksbillede hver gang, der er gået tres sekunder (typisk 10 sekunder).

3. CE 7 læser ved et andet også konfigurerbart mellemrum (her ca.

hver 6. time) de data, der er blevet gemt i databasen 13 siden sidste beregning.

4. Data fra pkt. 3 gennemregnes, som det er angivet i beskrivelsen af

FKS-systemet 1's algoritmer andetsteds.

5. Resultatet af beregningerne i 4 er en ydelseskarakteristik, der svarer til skibets aktuelle tilstand. Dette resultat gemmes sammen med tidligere ydelseskarakteristikker i databasen.

6. CE 7 fletter alle ydelseskarakteristikker, der svarer til skibets aktuelle tilstand, og gennemfører samme beregning som i 4 på det samlede datasæt. Resultatet gemmes i databasen13.

a. CE 7 sammenligner nu resultaterne fra trin 4 og 6. Hvis resultatet fra 4 afviger væsentligt statistisk set fra resultatet i trin 6, bliver resultatet fra trin 6 markeret som usikkert og anvendes ikke. I stedet anvendes det sidste sikre resultat fra databasen 13. På den måde kan problemer med sensorer og andre usædvanlige forhold, der er forbigående, ikke påvirke det endelige resultat af beregningerne.

7. CE 7 skriver via PLC write den aktuelle kombinatorkurve 8 til PLC'en, så den er tilgængelig for UDI.

a. Hvis Fuzzy Tuning er slået til og CE 7 bedømmer, det er nødvendigt, tilføjes en lille tilfældig ændring til værdierne i kombinatorkurven 8, før de skrives til PLC'en.

8. Hvis en internetforbindelse er tilgængelig, læser GW de seneste resultater af beregningerne fra trin 6 med konfigurerbare mellemrum (typisk én gang i døgnet) og sender dem til FKS 1's centrale servere i land.

Figur 10 viser på samme måde en gennemgang af FKS 1 set fra brugersiden. Gennemgangen vil blive udført trin for trin.

1. En navigatør eller andet autoriseret personale (AP) aktiverer FKS 1 via

UDI (Fig. 9 og fig. 12 og 15) gennem en standardiseret take-overprocedure. Den lader FKS 1 overtage styringen af kritiske parametre, såsom motor-RPM og propel-pitch.

Denne type procedure er standardiseret og ikke som sådan en del af FKS1.

a. Hvis der ikke er aktive alarmer eller fejlsituationer, vil FKS 1 være aktiv, og AP vil kunne ændre fremdriften via FKS 1.

b. Hvis der er alarmer eller fejlsituationer vil take-over ikke ske, og fremdriften vil fortsat blive styret af det system, der havde kontrollen før take-over-forsøget.

2. Efter succesfuld take-over kan AP bruge panelet til at vælge den ønskede fremdrift (desired power) eller P_d i procent af den maksimalt mulige.

3. UDI-panelet 9 kan nu slå op i den aktuelle kombinatortabel 8, som CE 7 har leveret til PCSI 12. Resultatet er de konkrete indstillinger for RPM og propel-pitch, der skal til for at opnå P_d.

4. UDI-panelet 9 kan nu levere indstillingerne til PCS/RCS 5, som er det system, der reelt ændrer på motor-RPM og propel-pitch.

Fremdriften er nu ændret iht. FKS 1.

a. I tilfælde af fejl, der ikke er forbigående, overgiver FKS 1 kontrollen til en Supervisory Control, som er en standarddel af PCSsystemer.

Fig. 11 viser grafiske symboler for en del af de sensorer, der anvendes til fremskaffelse af rådata, og Fig. 12 viser andre grafiske symboler for en del af de fysiske komponenter, der omfattes af fremdriftskontrolsystemet 1.

Adskillige anvendte illustrationer i Fig. 10 kan ses i Fig. 12 og vil blive forklaret her:

13. PLC: Programmable Logic Controller

En Programmable Logic Controller (PLC), som opsamler data i analog eller digital form og præsenterer det i en form, som er tilgængelig for computerprogrammer (typisk men ikke nødvendigvis MODBUS TCP). PLC'en opbevarer også den aktuelle kombinatorkurve og de data, der skal vises på PCS panelet. Generelt er PLC'ere standardiserede komponenter, som er meget robuste. De kan foretage simple beregninger, lagre små mængder data og isolere mere følsomme systemer fra stærk strøm og støj mv. De kan ydermere sammensættes, så udfald ikke skaber problemer. PLC'en til fremdriftskontrolsystemet 1 er forbundet med PCS/RCS 5 og med PC 7.

14. PC: Personal Computer

PC er en computer (marinegodkendt PC eller mPC), som kan afvikle CE 7, PLC read, PLC write, DB og eventuelt også Data

Gateway (GW), hvis denne er installeret. Denne computer er forbundet med PLC'en og skibets internetforbindelse, hvis der er en sådan.

15. UDI: User Display Interface/Kontrolpanel

Brugergrænseflade mellem brugeren og teknikken. Der er mindst ét, men typisk 2 UDI'er: Typisk ét på broen og ét i kontrolrummet. UDI'erne er forbundet med PLC'en, som igen er forbundet med PCS.

16. PCS: Propulsion Control System. Det basale fremdriftsstyringssystem + eventuelle On-top-systemer, herunder FKS.

FKS 1 omfatter også følgende softwarekomponenter:

Database 13: Indeholder data opsamlet fra sensorer og resultater af beregninger, CE 7 har foretaget.

CE 7: Foretager beregninger på de data, der er i databasen 13, og leverer resultater i form af kombinatorkurver 8 og mellemregninger til diverse algoritmer og opsummeringer af ældre data. Alle resultater gemmes i databasen 13.

PLC reader indsamler løbende sensordata fra PLC'en og gemmer dem i databasen 13.

Data Gateway (GW): Sender med konfigurerbare mellemrum opsummeringer af data hjem til servere hos udbyderne af produktet til yderligere analyse og videresalg.

PLC writer: Henter kombinatorkurver 8 i databasen 13 og skriver dem tilbage til PLC'en, så de kan bruges af UDI 9.

Ifølge opfindelsen er det også muligt at optimere andre parametre end brændstofforbrug. For eksempel kan det være ønskeligt at reducere udledningen af nitrogenoxider (NO_x). Dette vil som oftest kræve et øget brændstofforbrug, da udledningen af NO_x ikke nødvendigvis er den lavest mulige ved det lavest mulige fuel-forbrug, men man kan ved anvendelse af de her beskrevne teknikker reducere NO_x-udledningen til et ønsket niveau.

Claims

1. Fremgangsmåde til styring af propel-pitch og motor-RPM på større skibe ved hjælp af et Add-On fremdriftskontrolsystem (1) (i det følgende kaldet FKS), der er konstrueret til at samvirke med en allerede eksisterende PCS/RCSløsning (5) (Power Control System/Remote Control System) og regulerer sammenhængen mellem RPM, propel-pitch og drejningsmoment på hovedakselen efter en såkaldt kombinatorkurve (8) med det formål at minimere brændstofforbruget ved fremdrift af større fartøjer, hvilket FKS (1) anvender principperne fra MPC (Model Predictive Control) til at effektivisere samspillet mellem de komponenter, der indgår i fremdriften af et skib, herunder specielt hovedmotor og drivskrue, hvilket FKS (1) omfatter et antal sensorer (2), der leverer data og måleværdier som input til beregningerne i den matematiske model af fartøjet, samt PLC-udstyr, der omsætter analoge sensordata til digitale data og omvendt, og FKS (1) omfatter desuden et antal og mindst én standard-PC (7), der kan afvikle den til systemet nødvendige software, som er i stand til, ud fra den matematiske model over fartøjets fremdriftskomponenter ved hjælp af flere algoritmer at producere kombinatorkurver (8), som til enhver tid modsvarer skibets aktuelle tilstand (dybgang, trim mv.), hvilke kombinatorkurver (8) omfatter tabeller, der indeholder beregnede parametre, som beskriver de nødvendige indstillinger for motor (3) og propel (4) for et ønsket drejningsmoment for at opnå en ønsket fremdrift på den mest omkostningseffektive måde, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin:

opsamling i en database af metadata, såsom dybgang, trim, tilsyneladende vindstyrke og vindretning til fastlæggelse af skibets tilstand, og hvilken fremgangsmåde er kendetegnet ved anvendelse af interpolation og meshing til komme fra et ønsket drejningsmoment til et konkret sæt af RPM- og pitch-værdier på følgende måde, værdier hentes i databasen, og beregninger gemmes i en cache-tabel med diverse metadata, hvilken cache-tabel hele tiden indeholder det senest udregnede sæt resultater, og det er således kun de rådata, der er gemt efter det senest gemte resultat, der skal gennemregnes som følger:

seneste rensede og validerede datasæt loades fra cache-tabellen, nye måledata loades fra måleenheder (measurements), det opnåede resultatsæt sorteres i et histogram, hvor hver søjle i histogrammet er en samling af målepunkter, der er observeret ved den kombination af RPM og pitch, der svarer til den konkrete søjle, idet alle andre data og metadata også er tilgængelige i alle målepunkter, så f.eks. olieforbruget og motorload også er registreret i alle punkter, når alle værdier er sorteret i histogrammet, gennemgås hver enkelt søjle, og den bedste drejningsmomentværdi pr. søjle identificeres som den, der er statistisk signifikant og samtidig har den laveste omkostning, når alle søjler i histogrammet er filtreret, opnås et histogram, der kun har én værdi pr. søjle nemlig den optimale, for at sikre, at måleværdier er gyldige, filtreres herefter ved hjælp af dynamiske hylstre, hvor et konvekst hylster genereres ud fra et kendt sæt måleværdier (eller tabelværdier), og det eftervises, at den nye værdi ligger inden for hylstret, der definerer grænserne for f.eks. motor load, den fundne r_best, der svarer til en bestemt kombination af RPM og pitch i

H_opt, skal nu omsættes til den tilsvarende kraft (power P), hvor sammenhængen mellem P og τ er givet ved:

Ρ=Τ(αΟ hvor wer omdrejningshastigheden i hertz, idet r_best svarer til en P_best, som så skal bruges i det følgende, hvor der fremstilles en tessellation afdex, y og P_best værdier, der findes i H_Opt, således at det ender med et sæt S af flader, der anvendes til nævnte interpolation som følger:

der definereset plan T gennem (0, 0, Pd) med normalvektor (0, 0, 1), hvor P_d er den kraft, der søges, hver flade s C S testes for skæring med T, og de flader, der skærer, vil skære i et antal linjer / C L, hvor de flader i S, der har en linje i L, er kandidater, og det er den flade s, der har det laveste C_t (forbrug af fuel), som skal bruges, idet hver flade s kan bruges til interpolation, fordi der i s er mindst ét punkt over og ét under I, og vælges det mindste (set i forhold til forbrug) over og under, og laves en linje /', vil skæringen mellem / og /' være en fint interpoleret værdi, der kan sendes tilbage til fremdriftskontrolsystemet 1 som styringsparametre svarende til P_d, hvilken interpolerede værdi kaldes for Pbest, hvor skæringen mellem sættet af flader S og planet Ti P_best svarer til et punkt på den optimale kombinatorkurve 8, som så fremstilles ved at lave et passende antal snit mellem S og T, som beskrevet ovenfor, hvorved resultatet bliver til et sæt P_best med tilhørende RPM- og pitch-værdier og dermed en til præcis dette fartøjs aktuelle tilstand tilpasset kombinatorkurve

8.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, hvor der for at sikre, at måleværdier er gyldige, filtreres ved hjælp af dynamiske hylstre, hvor et konvekst hylster genereres ud fra et kendt sæt måleværdier (eller tabelværdier), og det eftervises, at den nye værdi ligger inden for hylstret, der definerer grænserne forf.eks. motor load, kendetegnet ved, at omfatte følgende trin:

der generes et konvekst hylster R³ -> Haf et kendt sæt måleværdier (eller tabelværdier), den nye værdi m til M tilføjes, så vi får sættet M', der generes et nyt hylster H'af M', og det undersøges, om mængden af knudepunkter V i H er den samme som V i H', og hvis de to mængder er ens, ligger m i H, load kurver gemmes som data i databasen (13), der dannes, hver gang CE har beregnet et nyt sæt best-værdier for fremdriften, et nyt H_opt-histogram, hvor hvert datapunkt i histogrammet også har en load-værdi I, idet samlingen af RPM, pitch og /-værdier fra H_opttilsammen udgør sættet M', hvor motorbeskyttelsen så sikres som følger:

1. referencedata fra databasen omsættes til et konvekst hylster H, som afbilder RPM, pitch og motor load, hvilket hylster svarer til den klassiske loadDK 179755 B1 kurve, og det er dette hylster, nye værdier skal ligge inden for,

3. for hvert datapunkt m i M' undersøges iht. algoritmen ovenfor, om m ligger inden for eller uden for H, og hvis det ligger det uden for, fjernes punktet fra Hop[.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved yderligere at omfatte et trin til fuzzy tuning, ved hvilket trin CE (7), hvis analysen af de arkiverede H_opt-datasæt viser lille statistisk afstand, kan tilføje en tilfældig værdi δ, som ligger inden for et konfigurerbart interval, til de RPM- og pitch-værdier, der skrives til PCSI 12.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at den valgte kombination af propel-pitch og motorRPM benyttes, indtil der sker en ændring af thrust-håndtagets indstilling.

5. Anvendelse af fremgangsmåden ifølge kravl, hvor FKS (1) benyttestil at overtage kontrollen over et underliggende beskyttet PCS/RSC (5) system og opdatere fremdriftsindstillingerne i dette med nye, optimerede indstillinger fra en dynamisk kombinatorkurve (8), der er udregnet på grundlag af skibets aktuelle tilstand af FKS (1), kendetegnet ved følgende trin:

a: betjeningspanelet (9) aktiveres gennem en standardiseret take-overprocedure, der lader betjeningspanelet (9) overtage styringen af kritiske parametre, såsom motor-RPM og propel-pitch b: betjeningspanelet (9) vil være aktivt, og brugeren vil kunne ændre fremdriftskraften ved at vælge ønsket kraft målt i % af det maksimalt mulige på samme panel (9), c: i tilfælde af alarmer eller fejlsituationer ved dette take-over vil overdragelsen ikke ske, og fremdriften vil fortsat blive styret af det system, der havde kontrollen før take-over-forsøget, d: ved ændring af fremdriftskraften via betjeningspanelet (9) vil dette slå op i den aktuelle, opdaterede, dynamiske kombinatorkurvetabel (8), der er leveret til UDI (14) af CE (7), og returnerer med de indstillinger for RPM og pitch, der er nødvendige for at opnå den ønskede fremdrift, e: betjeningspanelet (9) kan nu videregive de konkrete indstillinger til PCS/RCS (5) via UDI (12), som er det system, der reelt ændrer på motorRPM og propel-pitch. Fremdriften vil nu være ændret i henhold til FKS (1), og f: hvor betjeningspanelet (9) i tilfælde af fejl, der ikke er forbigående, overgiver kontrollen til en ’’Supervisory Control” som er en standarddel af det underliggende beskyttede PCS/RCS-system (5).