KR20220012872A - Engine control method, engine control system, and ship - Google Patents

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KR20220012872A
KR20220012872A KR1020217040733A KR20217040733A KR20220012872A KR 20220012872 A KR20220012872 A KR 20220012872A KR 1020217040733 A KR1020217040733 A KR 1020217040733A KR 20217040733 A KR20217040733 A KR 20217040733A KR 20220012872 A KR20220012872 A KR 20220012872A
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control parameter
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KR1020217040733A
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올레스키 본다렌코
테쯔고 후쿠다
야스시 키타가와
마코토 이데구치
마코토 후지와라
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고쿠리츠겐큐카이하츠호진 가이죠·고완·고쿠기쥬츠겐큐죠
나부테스코 가부시키가이샤
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Abstract

피드포워드 제어에 의해 엔진 성능을 개선시키는 엔진 제어 방법, 엔진 제어 시스템, 및 엔진 제어 시스템을 탑재한 선박을 제공하는 것을 과제로 하고, 엔진 모델(41)을 설정하는 엔진 모델 설정 스텝(S1)과, 엔진(10)의 설정 회전수(nsp)를 취득하는 설정 회전수 취득 스텝(S2)과, 엔진(10)의 부하 변동을 예측하기 위한 파라미터를 취득하는 파라미터 취득 스텝(S3)과, 파라미터를 엔진 모델(41)에 적용하여, 엔진(10)의 부하 변동을 포함하는 상태 관측을 행하는 상태 관측 스텝(S4)과, 부하 변동의 예측 결과와, 설정 회전수(nsp)에 기초하여 엔진(10)을 제어하기 위한 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 제어 파라미터 도출 스텝(S5)과, 피드포워드 제어 파라미터를 엔진(10)의 제어에 적용하는 엔진 제어 스텝(S6)을 실행시킨다.An engine model setting step (S1) for setting the engine model 41, with the object of providing an engine control method for improving engine performance by feedforward control, an engine control system, and a ship equipped with an engine control system; , A set rotation speed acquisition step (S2) of acquiring the set rotation speed n sp of the engine 10, a parameter acquisition step (S3) of acquiring a parameter for estimating the load fluctuation of the engine 10, and the parameter is applied to the engine model 41 to perform a state observation step S4 of performing state observation including load fluctuations of the engine 10, and the engine based on the load fluctuation prediction result and the set rotational speed n sp . A control parameter derivation step S5 of deriving a feedforward control parameter for controlling (10) and an engine control step S6 of applying the feedforward control parameter to control of the engine 10 are executed.

Description

엔진 제어 방법, 엔진 제어 시스템, 및 선박Engine control method, engine control system, and ship

본 발명은, 엔진 성능을 개선시킬 수 있는 엔진 제어 방법, 엔진 제어 시스템, 및 선박에 관한 것이다.The present invention relates to an engine control method, an engine control system, and a ship capable of improving engine performance.

EEDI(에너지 효율 설계 지표) 규제나 CO2 배출 규제의 강화에 부응하여, 선박용 엔진은 선박의 크기에 비해 소형화하는 경향이 있다. 엔진의 소형화가 더욱더 진행되면, 현상태의 거버너에 의한 회전수 피드백 제어만으로는, 실해역에 있어서의 프로펠러 부하 변동에 의한 엔진에의 악영향을 피할 수는 없다.In response to the strengthening of EEDI (Energy Efficiency Design Index) regulations and CO 2 emission regulations, marine engines tend to be downsized compared to the size of ships. As the size of the engine further progresses, the adverse effect on the engine due to the propeller load fluctuation in the real sea area cannot be avoided only by the rotation speed feedback control by the current governor.

종래, 부하 변동의 크기에 따라, 거버너의 게인을 바꾸어 제어하거나, 설정 회전수를 미리 내리거나 하는 조정이 행해지고 있지만, 프로펠러 부하 변동의 엔진에의 영향을 작게 하여 연비를 최적으로 하는 제어는 하지 못하고 있다.Conventionally, adjustments such as changing the gain of the governor or lowering the set rotation speed in advance have been performed according to the magnitude of the load fluctuation. However, it is not possible to control the propeller load fluctuation to reduce the influence on the engine and optimize the fuel efficiency. have.

여기서, 특허문헌 1에는, 주기(主機)에 연결된 주축의 실회전수를 검출하고, 회전수 지령 및 실회전수의 편차에 대해 제어 연산부에 있어서 PID 연산을 실시하고, PID 연산에 의해 얻어진 거버너 지령을 거버너에 출력하고, 주기로 공급되는 연료량을 제어하고, 또, 거버너 지령 및 실회전수를 제어 대상의 옵저버에 입력하고 프로펠러 유입 속도 변동을 추정하고, 연산부에 있어서 프로펠러 유입 속도 변동에 소정 게인을 곱하고 회전수 지령에 가산하여, 회전수 지령을 보정하는 선박용 엔진 제어 시스템이 개시되어 있다.Here, in Patent Document 1, the actual rotation speed of the main shaft connected to the main shaft is detected, the PID operation is performed in the control calculation unit for the deviation of the rotation speed command and the actual rotation speed, and the governor command obtained by the PID operation output to the governor, control the amount of fuel supplied periodically, and input the governor command and actual rotation speed to the control target observer to estimate the propeller inflow speed variation, multiply the propeller inflow speed variation by a predetermined gain in the calculation unit, A marine engine control system that corrects the rotation speed command in addition to the rotation speed command is disclosed.

또, 특허문헌 2에는, 다양한 파고, 파도 주기(波周期), 대수 선속(對水船速), 선박의 중량 등의 조합에 대해서 선체 운동을 고려한 프로펠러 유입 속도를 시뮬레이션에 의해 산출하고, 산출된 프로펠러 유입 속도의 변동으로부터 주기 회전수의 변동을 산출해서 그 표준 편차를 구하고, 이들의 결과를 기준 편차 데이터베이스로 하고, 기준 편차 데이터베이스를 참조해서 항행중의 파고, 파도 주기, 대수 선속, 선박의 중량으로부터 표준 편차를 구하고 허용 회전수 편차를 산출하고, 제어부에 있어서 주기의 PID 제어를 행하고, 게인이 상이한 복수의 제어 모드를 마련하고, 비교부에 있어서의 회전수 편차와 허용 회전수 편차의 비교에 기초하여 제어부의 제어 모드를 전환하는 선박의 주기 제어 시스템이 개시되어 있다.In addition, in Patent Document 2, the propeller inflow speed in consideration of the hull motion for a combination of various wave heights, wave period, log ship speed, ship weight, etc. is calculated by simulation, and the calculated Calculate the fluctuation of the periodic rotation speed from the fluctuation of the propeller inflow speed and obtain the standard deviation, and use these results as a reference deviation database. to obtain the standard deviation from the , calculate the allowable rotational speed deviation, perform periodic PID control in the control unit, provide a plurality of control modes with different gains, and compare the rotational speed deviation and the allowable rotational speed deviation in the comparison unit A cycle control system for a ship that switches a control mode of a control unit based on it is disclosed.

또, 특허문헌 3에는, 회전수 지령과 실측된 주축 또는 주기의 회전수의 편차를 PID 연산부에 입력해서 연료 분사 장치로부터 주기로 공급되는 연료의 양을 피드백 제어하고, 프로펠러로의 프로펠러 유입 속도를 검출하여 연산부에 입력하고, 프로펠러 유입 속도의 변동에 대응해서 제어 포인트가 효율 곡선을 따라 이동하도록 회전수 지령을 수정하는 선박용 엔진 제어 시스템이 개시되어 있다.Further, in Patent Document 3, a deviation between the rotation speed command and the measured rotation speed of the main shaft or cycle is input to the PID calculation unit to feedback control the amount of fuel supplied periodically from the fuel injection device, and the propeller inflow speed to the propeller is detected. A marine engine control system for correcting the rotation speed command so that the control point moves along the efficiency curve in response to the change in the propeller inflow speed by input to the calculation unit is disclosed.

또, 특허문헌 4에는, 배기 밸브와 연료 조절 수단을 구비한 엔진을 엔진 모델에 의해 엔진 상태를 추정하는 엔진 상태 관측기를 이용하여 제어하는 엔진 제어 방법으로서, 적어도 엔진의 회전수를 검출해서 엔진 상태 관측기에 입력하고, 엔진 상태 관측기에서 엔진 상태로서 적어도 공기 과잉률을 추정하고, 추정된 공기 과잉률에 기초하여 제어 대상으로서 적어도 배기 밸브를 제어하는 것이 개시되어 있다.Further, Patent Document 4 discloses an engine control method for controlling an engine provided with an exhaust valve and fuel control means using an engine condition observer that estimates an engine condition based on an engine model, at least by detecting the engine speed and the engine condition. It is disclosed that inputting to an observer, estimating at least an air excess rate as an engine state in the engine state observer, and controlling at least an exhaust valve as a control object based on the estimated air excess rate.

일본공개특허 특개2012－57523호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2012-57523 일본공개특허 특개2011－214471호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2011-214471 일본공개특허 특개2010－236463호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2010-236463 일본공개특허 특개2019－19783호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2019-19783

특허문헌 1 내지 특허문헌 3은, 어느것이나(모두) 엔진에 대해서 피드포워드 제어를 행하는 것은 아니다.Patent Documents 1 to 3 do not perform feedforward control for any (all) engines.

또, 특허문헌 4는, 엔진 상태로서 공기 과잉률을 추정하고, 추정된 공기 과잉률에 기초하여 배기 밸브의 제어를 행하는 것이지만, 피드포워드 제어에 대한 상세 설명은 발견되지 않는다.Moreover, although patent document 4 estimates an excess air rate as an engine state, and controls an exhaust valve based on the estimated excess air rate, detailed description about feedforward control is not found.

그래서 본 발명은, 피드포워드 제어에 의해 엔진 성능을 개선하는 엔진 제어 방법, 엔진 제어 시스템, 및 엔진 제어 시스템을 탑재한 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide an engine control method for improving engine performance by feedforward control, an engine control system, and a ship equipped with the engine control system.

청구항 1 기재에 대응한 엔진 제어 방법에 있어서는, 엔진의 엔진 모델을 설정하는 엔진 모델 설정 스텝과, 엔진의 설정 회전수를 취득하는 설정 회전수 취득 스텝과, 엔진의 부하 변동을 예측하기 위한 파라미터를 취득하는 파라미터 취득 스텝과, 취득된 파라미터를 엔진 모델에 적용하여, 엔진의 부하 변동을 포함하는 상태 관측을 행하는 상태 관측 스텝과, 상태 관측에 의한 부하 변동의 예측 결과와, 엔진의 설정 회전수에 기초하여 엔진을 제어하기 위한 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 제어 파라미터 도출 스텝과, 도출된 피드포워드 제어 파라미터를 엔진의 제어에 적용하는 엔진 제어 스텝을 실행하는 것을 특징으로 한다.In the engine control method according to claim 1, an engine model setting step of setting an engine model of an engine, a set rotation speed acquisition step of acquiring a set rotation speed of the engine, and a parameter for predicting load fluctuations of the engine The parameter acquisition step to be acquired, the state observation step of applying the acquired parameters to the engine model to observe the state including the load fluctuation of the engine, the prediction result of the load fluctuation by the state observation, and the set rotational speed of the engine It is characterized in that a control parameter derivation step of deriving a feedforward control parameter for controlling the engine based on the control parameter derivation step and an engine control step of applying the derived feedforward control parameter to control of the engine are executed.

청구항 1에 기재된 본 발명에 의하면, 상태 관측을 행하는 것에 의해 부하 변동을 예측한 피드포워드 제어를 엔진에 대해서 행하여, 엔진 성능을 개선시킬 수가 있다.According to the present invention described in claim 1, the engine performance can be improved by performing feedforward control on the engine in which the load fluctuation is predicted by performing state observation.

또한, 엔진 모델을 설정하는 것에는, 처음(최초)부터 엔진 모델의 조건을 취득하고, 또 모델내 변수를 취득하여 엔진 모델을 구축하는 것, 이미 설정된 엔진 모델의 모델내 변수를 취득하는 것, 이미 모델 파라미터도 입력된 다른 장치나 컴퓨터와 연계시키는 것 등을 포함하는 것으로 한다.In addition, in setting the engine model, acquiring the conditions of the engine model from the beginning (initially), building the engine model by acquiring the variables in the model, acquiring the variables in the model of the already set engine model, It is assumed that this includes linking with other devices or computers that have already entered model parameters.

청구항 2 기재의 본 발명은, 파라미터 취득 스텝에서 취득하는 파라미터는, 엔진 회전수와 연료 공급량인 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 2 is characterized in that the parameters acquired in the parameter acquisition step are engine rotation speed and fuel supply amount.

청구항 2에 기재된 본 발명에 의하면, 상태 관측에 의한 부하 변동의 예측 결과의 정밀도를 향상시키고, 더 나아가서는 피드포워드 제어 파라미터의 정밀도를 향상시킬 수가 있다.According to the present invention described in claim 2, it is possible to improve the accuracy of the prediction result of the load fluctuation by the state observation, and further improve the precision of the feedforward control parameter.

청구항 3 기재의 본 발명은, 상태 관측 스텝에 있어서, 파라미터를 엔진 모델에 적용해서 얻어지는 엔진 부하의 추정 결과에 기초하여, 부하 변동의 예측 결과를 얻는 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 3 is characterized in that, in the state observation step, a prediction result of load fluctuation is obtained based on an engine load estimation result obtained by applying a parameter to an engine model.

청구항 3에 기재된 본 발명에 의하면, 추정된 엔진 부하를 부하 변동의 예측 결과에 반영할 수가 있다.According to this invention of Claim 3, the estimated engine load can be reflected in the prediction result of a load fluctuation|variation.

청구항 4 기재의 본 발명은, 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 시스템 전달 함수 모델에 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 적용하여, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 4 is characterized in that, in the control parameter derivation step, the feedforward control parameter is derived by applying the load variation prediction result and the set rotation speed to the system transfer function model.

청구항 4에 기재된 본 발명에 의하면, 시스템 전달 함수 모델을 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게(고정밀도로) 도출할 수가 있다.According to the present invention described in claim 4, by using the system transfer function model, the feedforward control parameter can be derived more accurately (with high precision).

청구항 5 기재의 본 발명은, 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 칼만(Kalman) 필터에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 5 is characterized in that, in the control parameter derivation step, the feedforward compensation is performed based on the Kalman filter based on the prediction result of the load fluctuation and the set rotation speed to derive the feedforward control parameter. .

청구항 5에 기재된 본 발명에 의하면, 칼만 필터를 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.According to the present invention described in claim 5, by using the Kalman filter, the feedforward control parameter can be derived more accurately.

청구항 6 기재의 본 발명은, 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 퍼지 추론에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 6 is characterized in that, in the control parameter derivation step, feedforward compensation is performed on the predicted result of load fluctuation and the set rotation speed based on fuzzy inference to derive the feedforward control parameter.

청구항 6에 기재된 본 발명에 의하면, 퍼지 추론을 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.According to the present invention described in claim 6, the feedforward control parameter can be derived more accurately by using fuzzy reasoning.

청구항 7 기재의 본 발명은, 엔진 제어 스텝에 있어서, 엔진에 마련한 거버너에 피드포워드 제어 파라미터로서 지령 회전수를 출력하는 것을 특징으로 한다.This invention of Claim 7 is an engine control step WHEREIN: It is characterized by outputting the command rotation speed as a feedforward control parameter to the governor provided in the engine.

청구항 7에 기재된 본 발명에 의하면, 부하 변동에 대한 엔진의 응답을 빨리하고, 쓸데없는 움직임을 작게 함으로써 연비를 향상시키는 제어를 행할 수가 있다.According to the present invention described in claim 7, it is possible to perform control to improve fuel efficiency by speeding up the response of the engine to load fluctuations and reducing unnecessary movement.

청구항 8 기재의 본 발명은, 엔진의 부하 변동은, 엔진에 연결되는 프로펠러의 외란에 의한 변동인 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 8 is characterized in that the load fluctuation of the engine is a fluctuation caused by disturbance of a propeller connected to the engine.

청구항 8에 기재된 본 발명에 의하면, 엔진의 부하 변동에 영향이 큰 프로펠러 부하 변동을 예측한 제어를 행할 수가 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention of Claim 8, the control which predicted the propeller load fluctuation|variation which has a large influence on the load fluctuation|variation of an engine can be performed.

또한, 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서의, 엔진 모델 설정 스텝, 설정 회전수 취득 스텝, 파라미터 취득 스텝, 상태 관측 스텝, 제어 파라미터 도출 스텝, 엔진 제어 스텝을 컴퓨터의 프로그램으로서 실행시킬 수도 있다. 또, 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체이더라도, 컴퓨터를 기능시키는 것에 의해, 그 작용과 효과는, 마찬가지로 발휘할 수 있다.The engine model setting step, the set rotation speed acquisition step, the parameter acquisition step, the state observation step, the control parameter derivation step, and the engine control step according to any one of claims 1 to 8 may be executed as a computer program. have. Moreover, even if it is a computer-readable recording medium in which the program is recorded, the effect|action and effect can be exhibited similarly by making a computer function.

청구항 9 기재에 대응한 엔진 제어 시스템에 있어서는, 엔진과, 엔진의 회전수를 설정하는 회전수 설정 수단과, 엔진의 부하 변동을 예측하기 위한 파라미터를 취득하는 파라미터 취득 수단과, 엔진의 엔진 모델을 설정하는 엔진 모델 설정부, 취득된 파라미터를 엔진 모델에 적용하여 엔진의 부하 변동을 포함하는 상태 관측을 행하는 상태 관측부, 및 상태 관측에 의한 부하 변동의 예측 결과와 회전수 설정 수단에 의해 설정된 설정 회전수에 기초하여 엔진을 제어하기 위한 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 제어 파라미터 도출부를 가진 제어 수단을 구비하고, 도출된 피드포워드 제어 파라미터에 기초하여 엔진을 제어하는 것을 특징으로 한다.In the engine control system according to claim 9, there is provided an engine, rotation speed setting means for setting the rotation speed of the engine, parameter acquisition means for acquiring a parameter for predicting load fluctuations of the engine, and an engine model of the engine. setting set by the engine model setting unit to set, the state observation unit for applying the acquired parameters to the engine model to perform state observation including the load change of the engine, and the prediction result of the load change by the state observation and the rotation speed setting means A control means having a control parameter derivation unit for deriving a feedforward control parameter for controlling the engine based on the rotation speed is provided, and controlling the engine based on the derived feedforward control parameter.

청구항 9에 기재된 본 발명에 의하면, 상태 관측을 행하는 것에 의해 부하 변동을 예측한 피드포워드 제어를 엔진에 대해서 행하여, 엔진 성능을 개선시킬 수가 있다.According to the present invention according to claim 9, the engine performance can be improved by performing feedforward control for the engine in which load fluctuations are predicted by performing state observation.

청구항 10 기재의 본 발명은, 파라미터 취득 수단은, 엔진 회전수 센서와 연료 공급량 센서인 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 10 is characterized in that the parameter acquisition means is an engine speed sensor and a fuel supply amount sensor.

청구항 10에 기재된 본 발명에 의하면, 상태 관측부에 있어서의 부하 변동의 예측 결과의 정밀도를 향상시키고, 더 나아가서는 제어 파라미터 도출부에 있어서의 피드포워드 제어 파라미터의 도출 정밀도를 향상시킬 수가 있다.According to the present invention according to claim 10, it is possible to improve the precision of the prediction result of the load fluctuation in the state observation unit, and furthermore, it is possible to improve the derivation accuracy of the feedforward control parameter in the control parameter derivation unit.

청구항 11 기재의 본 발명은, 상태 관측부에 있어서, 파라미터를 엔진 모델에 적용해서 얻어지는 엔진 부하의 추정 결과에 기초하여, 부하 변동의 예측 결과를 얻는 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 11 is characterized in that, in the state observation unit, the prediction result of the load fluctuation is obtained based on the engine load estimation result obtained by applying the parameter to the engine model.

청구항 11에 기재된 본 발명에 의하면, 추정된 엔진 부하를 부하 변동의 예측 결과에 반영할 수가 있다.According to the present invention described in claim 11, the estimated engine load can be reflected in the prediction result of the load fluctuation.

청구항 12 기재의 본 발명은, 제어 파라미터 도출부에 있어서, 시스템 전달 함수 모델에 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 적용하여, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 12 is characterized in that, in the control parameter derivation unit, the feedforward control parameter is derived by applying the load variation prediction result and the set rotation speed to the system transfer function model.

청구항 12에 기재된 본 발명에 의하면, 시스템 전달 함수 모델을 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.According to the present invention described in claim 12, the feedforward control parameter can be derived more accurately by using the system transfer function model.

청구항 13 기재의 본 발명은, 제어 파라미터 도출부에 있어서, 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 칼만 필터에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 13 is characterized in that, in the control parameter derivation unit, the feedforward compensation is performed based on the Kalman filter for the prediction result of the load fluctuation and the set rotation speed to derive the feedforward control parameter.

청구항 13에 기재된 본 발명에 의하면, 칼만 필터를 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.According to the present invention according to claim 13, by using the Kalman filter, the feedforward control parameter can be derived more accurately.

청구항 14 기재의 본 발명은, 제어 파라미터 도출부에 있어서, 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 퍼지 추론에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 14 is characterized in that, in the control parameter derivation unit, feedforward compensation is performed based on fuzzy inference for the predicted result of load fluctuation and the set rotation speed to derive the feedforward control parameter.

청구항 14에 기재된 본 발명에 의하면, 퍼지 추론을 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.According to the present invention described in claim 14, the feedforward control parameter can be derived more precisely by using fuzzy reasoning.

청구항 15 기재의 본 발명은, 제어 수단은, 엔진에 마련한 거버너를 피드포워드 제어 파라미터로서의 지령 회전수로 제어하는 것을 특징으로 한다.This invention of Claim 15 is characterized by the control means controlling the governor provided in the engine with the command rotation speed as a feedforward control parameter.

청구항 15에 기재된 본 발명에 의하면, 부하 변동에 대한 엔진의 응답을 빨리하고, 쓸데없는 움직임을 작게 함으로써 연비를 향상시키는 제어를 행할 수가 있다.According to the present invention according to claim 15, it is possible to perform control to improve fuel efficiency by speeding up the response of the engine to load fluctuations and reducing unnecessary movement.

청구항 16 기재에 대응한 선박에 있어서는, 엔진 제어 시스템을, 엔진에 의해 구동되는 프로펠러 수단을 가진 선박에 탑재한 것을 특징으로 한다.A ship according to claim 16 is characterized in that the engine control system is mounted on a ship having propeller means driven by an engine.

청구항 16에 기재된 본 발명에 의하면, 엔진 성능을 개선시키는 엔진 제어 시스템이 탑재된 선박을 제공할 수가 있다.According to the present invention according to claim 16, it is possible to provide a ship equipped with an engine control system for improving engine performance.

청구항 17 기재의 본 발명은, 프로펠러 수단의 외란에 의한 변동을 상태 관측부에 있어서의 엔진의 부하 변동으로 해서 상태 관측을 행하는 것을 특징으로 한다.The present invention according to claim 17 is characterized in that the state observation is performed by using the fluctuation due to disturbance of the propeller means as the load fluctuation of the engine in the state observation unit.

청구항 17에 기재된 본 발명에 의하면, 엔진의 부하 변동에 영향이 큰 프로펠러 부하 변동을 예측한 제어를 행할 수가 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention of Claim 17, the control which predicted the propeller load fluctuation|variation which has a large influence on the load fluctuation|variation of an engine can be performed.

본 발명의 엔진 제어 방법에 의하면, 상태 관측을 행하는 것에 의해 부하 변동을 예측한 피드포워드 제어를 엔진에 대해서 행하여, 엔진 성능을 개선시킬 수가 있다.According to the engine control method of the present invention, the engine performance can be improved by performing feedforward control on the engine in which the load fluctuation is predicted by performing state observation.

또, 파라미터 취득 스텝에서 취득하는 파라미터는, 엔진 회전수와 연료 공급량인 경우에는, 상태 관측에 의한 부하 변동의 예측 결과의 정밀도를 향상시키고, 더 나아가서는 피드포워드 제어 파라미터의 정밀도를 향상시킬 수가 있다.In addition, when the parameters acquired in the parameter acquisition step are engine speed and fuel supply, it is possible to improve the precision of the prediction result of the load change by state observation, and further improve the precision of the feedforward control parameter. .

또, 상태 관측 스텝에 있어서, 파라미터를 엔진 모델에 적용해서 얻어지는 엔진 부하의 추정 결과에 기초하여, 부하 변동의 예측 결과를 얻는 경우에는, 추정된 엔진 부하를 부하 변동의 예측 결과에 반영할 수가 있다.In addition, in the state observation step, when the prediction result of the load fluctuation is obtained based on the estimation result of the engine load obtained by applying the parameter to the engine model, the estimated engine load can be reflected in the prediction result of the load fluctuation. .

또, 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 시스템 전달 함수 모델에 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 적용하여, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 경우에는, 시스템 전달 함수 모델을 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.In addition, in the control parameter derivation step, in the case of deriving the feedforward control parameter by applying the load variation prediction result and the set rotation speed to the system transfer function model, the feedforward control parameter is obtained by using the system transfer function model. It can be derived with more precision.

또, 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 칼만 필터에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 경우에는, 칼만 필터를 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.In addition, in the control parameter derivation step, in the case of deriving the feedforward control parameter by performing feedforward compensation based on the Kalman filter for the prediction result of the load fluctuation and the set rotation speed, by using the Kalman filter, the feedforward control parameter can be derived more precisely.

또, 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 퍼지 추론에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 경우에는, 퍼지 추론을 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.In addition, in the control parameter derivation step, in the case of deriving the feedforward control parameter by performing feedforward compensation based on the fuzzy reasoning based on the prediction result of the load change and the set rotation speed, the feedforward control parameter is used by using the fuzzy speculation. can be derived more precisely.

또, 엔진 제어 스텝에 있어서, 엔진에 마련한 거버너에 피드포워드 제어 파라미터로서 지령 회전수를 출력하는 경우에는, 부하 변동에 대한 엔진의 응답을 빨리하고, 쓸데없는 움직임을 작게 함으로써 연비를 향상시키는 제어를 행할 수가 있다.In the engine control step, when the command rotation speed is output as a feed-forward control parameter to the governor provided in the engine, control to improve fuel efficiency by speeding up the response of the engine to load fluctuations and reducing unnecessary movement can do

또, 엔진의 부하 변동은, 엔진에 연결되는 프로펠러의 외란에 의한 변동인 경우에는, 엔진의 부하 변동에 영향이 큰 프로펠러 부하 변동을 예측한 제어를 행할 수가 있다.Moreover, when the load fluctuation of an engine is a fluctuation|variation by the disturbance of the propeller connected to an engine, the control which predicted the propeller load fluctuation|variation which has a large influence on the load fluctuation|variation of an engine can be performed.

또, 본 발명의 엔진 제어 시스템에 의하면, 상태 관측을 행하는 것에 의해 부하 변동을 예측한 피드포워드 제어를 엔진에 대해서 행하여, 엔진 성능을 개선시킬 수가 있다.Further, according to the engine control system of the present invention, the engine performance can be improved by performing feedforward control on the engine in which the load fluctuation is predicted by performing state observation.

또, 파라미터 취득 수단은, 엔진 회전수 센서와 연료 공급량 센서인 경우에는, 상태 관측부에 있어서의 부하 변동의 예측 결과의 정밀도를 향상시키고, 더 나아가서는 제어 파라미터 도출부에 있어서의 피드포워드 제어 파라미터의 도출 정밀도를 향상시킬 수가 있다.Moreover, in the case of an engine rotation speed sensor and a fuel supply amount sensor, the parameter acquisition means improves the precision of the prediction result of the load change in the state observation part, Furthermore, the feed-forward control parameter in a control parameter derivation|derivation part. derivation precision can be improved.

또, 상태 관측부에 있어서, 파라미터를 엔진 모델에 적용해서 얻어지는 엔진 부하의 추정 결과에 기초하여, 부하 변동의 예측 결과를 얻는 경우에는, 추정된 엔진 부하를 부하 변동의 예측 결과에 반영할 수가 있다.In addition, in the state observation unit, when a prediction result of load fluctuation is obtained based on the estimation result of the engine load obtained by applying the parameter to the engine model, the estimated engine load can be reflected in the prediction result of the load fluctuation. .

또, 제어 파라미터 도출부에 있어서, 시스템 전달 함수 모델에 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 적용하여, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 경우에는, 시스템 전달 함수 모델을 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.In addition, in the control parameter derivation unit, when the feedforward control parameter is derived by applying the load variation prediction result and the set rotation speed to the system transfer function model, the feedforward control parameter is obtained by using the system transfer function model. It can be derived with more precision.

또, 제어 파라미터 도출부에 있어서, 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 칼만 필터에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 경우에는, 칼만 필터를 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.In addition, in the control parameter derivation unit, in the case of deriving the feedforward control parameter by performing feedforward compensation based on the Kalman filter for the prediction result of the load fluctuation and the set rotation speed, by using the Kalman filter, the feedforward control parameter can be derived more precisely.

또, 제어 파라미터 도출부에 있어서, 부하 변동의 예측 결과와 설정 회전수를 퍼지 추론에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 경우에는, 퍼지 추론을 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출할 수가 있다.In addition, in the control parameter derivation unit, in the case of deriving the feedforward control parameter by performing feedforward compensation based on the fuzzy reasoning for the prediction result of the load change and the set rotation speed, the feedforward control parameter is used by using the fuzzy speculation. can be derived more precisely.

또, 제어 수단은, 엔진에 마련한 거버너를 피드포워드 제어 파라미터로서의 지령 회전수로 제어하는 경우에는, 부하 변동에 대한 엔진의 응답을 빨리하고, 쓸데없는 움직임을 작게 함으로써 연비를 향상시키는 제어를 행할 수가 있다.In addition, when the control means controls the governor provided in the engine to the command rotation speed as the feed-forward control parameter, it is possible to perform control to improve fuel efficiency by speeding up the response of the engine to load fluctuations and reducing unnecessary movement. have.

또, 본 발명의 선박에 의하면, 엔진 성능을 개선시키는 엔진 제어 시스템이 탑재된 선박을 제공할 수가 있다.Moreover, according to the ship of this invention, the ship in which the engine control system which improves engine performance was mounted can be provided.

또, 프로펠러 수단의 외란에 의한 변동을 상태 관측부에 있어서의 엔진의 부하 변동으로 해서 상태 관측을 행하는 경우에는, 엔진의 부하 변동에 영향이 큰 프로펠러 부하 변동을 예측한 제어를 행할 수가 있다.Moreover, when state observation is performed by making the fluctuation|variation by the disturbance of a propeller means as the load fluctuation|variation of the engine in a state observation part, the control which predicted the propeller load fluctuation|variation which has a large influence on the load fluctuation|variation of an engine can be performed.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 엔진 제어 시스템의 블록도.
도 2는 같은(同) 엔진 제어 방법의 플로우도(흐름도).
도 3은 같은 피드포워드 제어의 예로서, 시스템 전달 함수 모델을 이용하는 경우의 설명도.
도 4는 같은 피드포워드 제어의 예로서, 칼만 필터를 이용하는 경우의 설명도.
도 5는 같은 피드포워드 제어의 예로서, 퍼지 추론을 이용하는 경우의 설명도.1 is a block diagram of an engine control system according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a flowchart (flow chart) of the same engine control method.
Fig. 3 is an explanatory diagram in the case of using a system transfer function model as an example of the same feedforward control.
Fig. 4 is an explanatory diagram in the case of using a Kalman filter as an example of the same feedforward control.
Fig. 5 is an explanatory diagram in the case of using fuzzy inference as an example of the same feedforward control.

이하에, 본 발명의 실시형태에 의한 엔진 제어 방법, 엔진 제어 시스템, 및 선박에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the engine control method by embodiment of this invention, an engine control system, and a ship are demonstrated.

도 1은 본 실시형태에 의한 엔진 제어 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of an engine control system according to the present embodiment.

엔진 제어 시스템은, 거버너(조속기)(11)가 마련된 엔진(10)과, 엔진(10)의 회전수를 설정하는 회전수 설정 수단(20)과, 엔진(10)의 부하 변동을 예측하기 위한 파라미터를 취득하는 파라미터 취득 수단(30)과, 제어 수단(40)을 구비한다.The engine control system includes an engine 10 provided with a governor (governor) 11 , a rotation speed setting means 20 for setting the rotation speed of the engine 10 , and for predicting a load change of the engine 10 . A parameter acquisition means (30) for acquiring a parameter and a control means (40) are provided.

제어 수단(40)은, 엔진(10)의 엔진 모델(41)을 설정하는 엔진 모델 설정부(42)와, 취득된 파라미터를 엔진 모델(41)에 적용하여 엔진(10)의 부하 변동을 포함하는 상태 관측을 행하는 상태 관측부(43)와, 상태 관측에 의한 부하 변동의 예측 결과 및 회전수 설정 수단(20)에 의해 설정된 설정 회전수에 기초하여 엔진(10)을 제어하기 위한 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 제어 파라미터 도출부(44)를 가진다.The control means 40 includes an engine model setting unit 42 that sets the engine model 41 of the engine 10 , and applies the acquired parameters to the engine model 41 to include a load change of the engine 10 . a state observation unit 43 for performing state observation, and a feedforward control for controlling the engine 10 based on the prediction result of the load change by the state observation and the set rotation speed set by the rotation speed setting means 20 It has a control parameter derivation unit 44 for deriving parameters.

엔진 제어 시스템은, 엔진(10)에 의해 구동되는 프로펠러 수단(프로펠러)(12)을 가진 선박에 탑재되어 있다.The engine control system is mounted on a ship having propeller means (propellers) 12 driven by an engine 10 .

엔진 제어 시스템은, 제어 파라미터 도출부(44)가 도출한 피드포워드 제어 파라미터에 기초하여 엔진(10)을 제어한다. 상태 관측을 행하는 것에 의해 부하 변동을 예측한 피드포워드 제어를 엔진(10)에 대해서 행하여, 엔진 성능을 개선시킬 수가 있다.The engine control system controls the engine 10 based on the feedforward control parameter derived by the control parameter derivation unit 44 . By performing state observation, it is possible to perform feedforward control for predicting load fluctuations on the engine 10, thereby improving engine performance.

파라미터 취득 수단(30)은, 엔진(10)의 엔진 회전수(엔진 속도)를 검출하는 엔진 회전수 센서(31)와, 엔진(10)으로의 연료 공급량을 검출하는 연료 공급량 센서(32)를 가진다. 또한, 연료 공급량의 검출에는, 연료 펌프 랙 위치의 검출이나, 연료 유량 계측 등이 포함된다.The parameter acquisition means 30 includes an engine speed sensor 31 that detects an engine speed (engine speed) of the engine 10 , and a fuel feed amount sensor 32 that detects a fuel supply amount to the engine 10 . have In addition, detection of a fuel pump rack position, fuel flow measurement, etc. are contained in the detection of a fuel supply amount.

회전수 설정 수단(20), 파라미터 취득 수단(30) 및 제어 수단(40)은, 엔진 제어 프로그램을 가지는 컴퓨터(50)와 인터페이스를 거쳐 접속되어 있다.The rotation speed setting means 20, the parameter acquisition means 30, and the control means 40 are connected via an interface with the computer 50 which has an engine control program.

또한, 컴퓨터(50)는, 제어 수단(40)의 일부, 또는 모두를 포함할 수가 있다. 컴퓨터(50)가, 제어 수단(40)의 일부를 포함하는 경우는, 다른 부분은 다른 컴퓨터나 하드 회로를 이용하여 구성된다.In addition, the computer 50 may include some or all of the control means 40 . When the computer 50 includes a part of the control means 40, the other part is configured using another computer or a hard circuit.

도 2는 본 실시형태에 의한 엔진 제어 방법의 플로우도(흐름도)이다.2 is a flowchart (flow chart) of an engine control method according to the present embodiment.

우선, 엔진 모델 설정부(42)를 이용하여, 엔진(10)의 엔진 모델(41)을 설정한다(엔진 모델 설정 스텝(S1)).First, the engine model 41 of the engine 10 is set using the engine model setting unit 42 (engine model setting step S1).

엔진 모델(41)은, 엔진(10)의 구성요소마다의 응답을 나타내는 물리 모델을 조합한 모델이다. 물리 모델에게는, 엔진(10)의 구성요소의 상태를 수학적으로 표현한 물리 수학 모델, 기계 학습(ML) 모델, 비선형 회귀(NLR) 모델, 전달 함수(TF) 모델 등이 있다. 여기서, 물리 수학 모델은, 모델 작성의 데이터가 있으면 엔진(10)을 충실하게 재현할 수 있다. 또, 기계 학습(ML) 모델은, 구성이 약간 복잡하지만, 계측 수단(40)의 계측 정밀도가 충분하고 모델 작성의 데이터가 있으면 엔진(10)에 충실하다. 비선형 회귀(NLR) 모델은, 구성은 간단하지만, 계측 수단(30)에 의한 많은 계측값이 있어도 정밀도가 다소 뒤떨어진다. 전달 함수(TF) 모델은, 구성은 간단하지만, 주기관(10)의 구성요소(예를 들면 냉각기 등)에 따라서는, 이것으로 충분한 경우도 있다. 이들 모델은 일장일단(一長一短)이 있지만, 입수할 수 있는 데이터 항목이나 양에 따라 구분하여 사용하는 것이 바람직하다.The engine model 41 is a model in which a physical model representing the response of each component of the engine 10 is combined. The physical model includes a physical-mathematical model, a machine learning (ML) model, a nonlinear regression (NLR) model, a transfer function (TF) model, and the like, in which states of components of the engine 10 are mathematically expressed. Here, the physical-mathematical model can faithfully reproduce the engine 10 if there is data for creating the model. Moreover, although the structure of a machine learning (ML) model is slightly complicated, if the measurement precision of the measurement means 40 is sufficient and there exists data for model creation, it is faithful to the engine 10. Although the nonlinear regression (NLR) model has a simple configuration, even if there are many measured values by the measurement means 30, the accuracy is somewhat inferior. Although the structure of the transfer function TF model is simple, depending on the components of the main engine 10 (for example, a cooler etc.), this may be sufficient in some cases. Although these models are one-to-one, it is desirable to use them separately according to the data items or quantity that can be obtained.

여기에서는, 대표예로서 선박용 디젤 엔진의 물리 수학 모델만으로 물리 모델을 구성하는 예를 기술한다.Here, as a representative example, an example in which a physical model is constituted only by a physics-mathematical model of a marine diesel engine is described.

우선, 엔진 회전수의 조속을 위한 거버너(11)의 모델을 들 수 있다. 거버너(11)는 엔진 토오크 발생을 위한 연료 투입량을 정해진 제어 설정에 따라 결정하는 것이고, 기계식 거버너를 대상으로 하는 경우는 제어 상의 설정이 반영된 시정수나 비례 게인 계수를 포함한 일차 미분 방정식으로 나타내어지는 모델인 경우가 많고, 전자 거버너의 경우는 PID 제어칙에 따른 모델로 된다. 엔진 토오크 발생 모델은 연료 연소에 의한 엔진 토오크 발생을 모델화한 것이고, 거버너 모델로부터 출력되는 연료 투입량이나 엔진 회전수 및 과급기 회전수가 변수로 되고, 발생된 파워 토오크와 축계의 마찰을 뺀 모델로 되는 것이 일반적이다. 과급기 회전수가 계측되지 않는 경우는 과급기 회전수 모델에 의해 값을 계산한다. 이 모델은 과급기의 터빈 토오크와 컴프레서 토오크를 외력항으로 한 축운동 미분 방정식에 의해서 구하는 경우가 많고, 터빈 토오크나 컴프레서 토오크의 계산에 연소실의 소기(掃氣) 및 배기(排氣)를 고려한 특성 방정식의 계산을 행한다. 이들 계산에는 연소 문제를 실린더마다 개별적으로 취급하는 계산법이나, 모든 실린더의 연소 문제를 1회전 사이클의 평균값으로 대표시켜서 취급하는 계산법도 있다. 엔진 회전수의 응답 모델은 엔진 토오크와 프로펠러 토오크 등의 외력 부하 토오크를 외력항으로 한 추진축계의 축운동 미분 방정식에 의해서 구한다.First, the model of the governor 11 for regulating the engine speed is mentioned. The governor 11 determines the amount of fuel input for generating engine torque according to a set control setting, and in the case of a mechanical governor, a model expressed by a first-order differential equation including a time constant or proportional gain coefficient reflecting the control setting. In many cases, the electronic governor is a model according to the PID control rule. The engine torque generation model is a model of engine torque generation by fuel combustion, and the fuel input amount, engine rotation speed, and supercharger rotation speed output from the governor model are variables, and the generated power torque and friction between the shaft system are subtracted. It is common. When the supercharger rotation speed is not measured, the value is calculated by the turbocharger rotation speed model. In many cases, this model is obtained by a differential equation of axial motion using the turbine torque of the turbocharger and the compressor torque as external force terms. Calculate the equation. In these calculations, there is a calculation method in which the combustion problem is handled individually for each cylinder, and a calculation method in which the combustion problem of all cylinders is represented by an average value of one rotation cycle. The response model of the engine speed is obtained by the differential equation of the axial motion of the propulsion shaft system using the external force load torque such as the engine torque and the propeller torque as the external force term.

선박용 디젤 엔진의 물리 모델을 물리 수학 모델로 구성하는 경우는 이상의 구성이 일반적이다.In the case of configuring the physical model of the marine diesel engine as the physical mathematical model, the above configuration is common.

또한, 엔진 모델 설정부(42)는, 제어 수단(40)에 포함시키지 않고, 다른 컴퓨터 등으로 구성하고, 이 엔진 모델 설정부(42)를 이용하여, 미리 제어 수단(40)에 엔진 모델(41)을 설정해 둘 수도 있다.In addition, the engine model setting unit 42 is not included in the control unit 40, but is constituted by another computer or the like, and by using the engine model setting unit 42, the engine model ( 41) can also be set.

제어 수단(40)이 컴퓨터(컴퓨터(50)로 구성되는 경우를 포함한다)로 구성되어 있는 경우, 엔진 모델 설정부(42)는, 엔진 모델(41)의 입력된 조건을 취득하고, 또 모델내 변수를 취득하여 엔진 모델(41)을 구축해서 설정하는 것, 이미 설정된 엔진 모델(41)의 입력된 모델내 변수를 취득하여 설정하는 것, 이미 모델 파라미터도 입력된 다른 컴퓨터나 장치의 엔진 모델(41)과 연계시키는 것을 포함한다.When the control means 40 is constituted by a computer (including the case where it is constituted by the computer 50), the engine model setting unit 42 acquires the input condition of the engine model 41, and further Obtaining my variables and building and setting the engine model 41, obtaining and setting the input model variables of the already set engine model 41, and engine models of other computers or devices into which model parameters are already input (41), including the association with

모델내 변수(계수·정수(상수))를 동정하기 위해서는, 엔진(10)과 같은 형(同型)의 엔진의 육상 운전 결과 등의 선박 취항 전에 수집가능한 데이터를 이용하거나, 취항 후에 취득할 수 있는 데이터를 이용한다. 취항 후에 취득한 데이터를 이용하여 모델내 변수를 갱신함으로써, 엔진 제어 시스템의 경년열화(經年劣化)에 대응할 수 있다.In order to identify the variables (coefficients, constants (constants)) in the model, data that can be collected before the ship goes into service, such as the results of onshore operation of the engine of the same type as the engine 10, are used, or can be obtained after service. use data. By updating the variables in the model using the data acquired after the service is launched, it is possible to cope with the aging deterioration of the engine control system.

다음에, 회전수 설정 수단(20)에 의해 설정된 엔진(10)의 설정 회전수를 취득한다(설정 회전수 취득 스텝(S2)).Next, the set rotation speed of the engine 10 set by the rotation speed setting means 20 is acquired (set rotation speed acquisition step S2).

취득된 설정 회전수는, 제어 수단(40)에 송신된다.The acquired set rotation speed is transmitted to the control means 40 .

다음에, 파라미터 취득 수단(30)을 이용하여, 엔진(10)의 부하 변동을 예측하기 위한 파라미터를 취득한다(파라미터 취득 스텝(S3)).Next, parameters for predicting load fluctuations of the engine 10 are acquired using the parameter acquisition means 30 (parameter acquisition step S3).

파라미터 취득 스텝(S3)에 있어서 취득하는 파라미터는, 엔진 회전수 센서(31)에 의해서 취득하는 엔진 회전수와, 연료 공급량 센서(32)에 의해서 취득하는 엔진(10)으로의 연료 공급량인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 상태 관측에 의한 부하 변동의 예측 결과의 정밀도를 향상시키고, 더 나아가서는 피드포워드 제어 파라미터의 정밀도를 향상시킬 수가 있다. 또한, 엔진 회전수 센서(31)는 엔진(10)의 회전수를 직접 검출(포토커플러, 로터리 인코더 등), 또 간접적으로 검출(프로펠러축 회전계 등)하는 각종 센서를 채용할 수 있다.It is preferable that the parameter acquired in parameter acquisition step S3 is the engine rotation speed acquired by the engine rotation speed sensor 31, and the fuel supply amount to the engine 10 acquired by the fuel supply amount sensor 32. do. Thereby, it is possible to improve the precision of the prediction result of the load fluctuation by the state observation, and further improve the precision of the feedforward control parameter. In addition, the engine rotation speed sensor 31 can employ|adopt various sensors which detect the rotation speed of the engine 10 directly (photocoupler, a rotary encoder, etc.) or indirectly detect (propeller shaft rotation system, etc.).

다음에, 상태 관측부(43)에 있어서, 파라미터 취득 수단(30)을 이용하여 취득한 파라미터를 엔진 모델(41)에 적용하고, 계산을 행해서 엔진(10)의 부하 변동을 포함하는 상태 관측을 행한다(상태 관측 스텝(S4)).Next, in the state observation unit 43 , the parameters acquired using the parameter acquisition means 30 are applied to the engine model 41 , the calculation is performed, and state observation including the load variation of the engine 10 is performed. (state observation step S4).

상태 관측부(43)에 있어서는, 파라미터를 엔진 모델(41)에 적용해서 얻어지는 엔진 부하의 추정 결과에 기초하여, 부하 변동의 예측 결과를 얻는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 추정된 엔진 부하를 부하 변동의 예측 결과에 반영할 수가 있다.In the state observation unit 43 , it is preferable to obtain the prediction result of the load fluctuation based on the engine load estimation result obtained by applying the parameter to the engine model 41 . Thereby, the estimated engine load can be reflected in the prediction result of a load fluctuation|variation.

또, 본 실시형태에서는, 엔진(10)의 부하 변동은, 엔진(10)에 연결되는 프로펠러 수단(12)의 외란에 의한 변동으로 하고 있다. 이것에 의해, 엔진(10)의 부하 변동에 영향이 큰 프로펠러 부하 변동을 예측한 제어를 행할 수가 있다.In addition, in this embodiment, the load fluctuation|variation of the engine 10 is made into the fluctuation|variation by the disturbance of the propeller means 12 connected to the engine 10. Thereby, the control which predicted the propeller load fluctuation|variation with a large influence on the load fluctuation|variation of the engine 10 can be performed.

다음에, 제어 파라미터 도출부(44)를 이용하여, 상태 관측부(43)에 있어서의 상태 관측에 의한 부하 변동의 예측 결과와, 엔진(10)의 설정 회전수에 기초하여, 엔진(10)을 제어하기 위한 피드포워드 제어 파라미터를 도출한다(제어 파라미터 도출 스텝(S5)).Next, using the control parameter derivation unit 44 , the engine 10 is based on the result of the prediction of the load fluctuation by the state observation by the state observation unit 43 and the set rotation speed of the engine 10 . A feedforward control parameter is derived for controlling the control parameter (control parameter derivation step (S5)).

다음에, 제어 수단(40)은, 도출된 피드포워드 제어 파라미터를 엔진(10)의 제어에 적용한다(엔진 제어 스텝(S6)).Next, the control means 40 applies the derived feedforward control parameter to the control of the engine 10 (engine control step S6).

엔진(10)의 제어로서 예를 들면, 제어 파라미터 도출부(44)가 피드포워드 제어 파라미터로서 지령 회전수를 도출하고, 제어 수단(40)은, 엔진(10)에 마련한 거버너(11)를 피드포워드 제어 파라미터로서의 지령 회전수로 제어한다. 이것에 의해, 부하 변동에 대한 엔진(10)의 응답을 빨리하고, 쓸데없는 움직임을 작게 함으로써 연비를 향상시키는 제어를 행할 수가 있다.As control of the engine 10 , for example, the control parameter derivation unit 44 derives the command rotation speed as a feedforward control parameter, and the control means 40 feeds the governor 11 provided in the engine 10 . Controlled by the command rotation speed as a forward control parameter. Thereby, it is possible to perform control to improve fuel efficiency by speeding up the response of the engine 10 to load fluctuations and reducing unnecessary movement.

또한, 피드포워드 제어 파라미터로서 지령 회전수를 도출하고, 거버너(11)를 제어하는 것은, 회전수 설정 수단(20)에 의해 설정된 엔진(10)의 설정 회전수를 지령 회전수로 치환해서 예측 제어하게 된다.In addition, deriving the command rotation speed as a feedforward control parameter and controlling the governor 11 are predictive control by substituting the set rotation speed of the engine 10 set by the rotation speed setting means 20 with the command rotation speed to control the governor 11 . will do

도 3은 본 실시형태에 의한 피드포워드 제어의 예로서, 시스템 전달 함수 모델을 이용하는 경우의 설명도이다.3 is an explanatory diagram in the case of using a system transfer function model as an example of feedforward control according to the present embodiment.

도 3의 (a)는 엔진 제어 시스템의 구성을 도시하고 있다. 또한, 프로펠러 수단(12), 회전수 설정 수단(20), 파라미터 취득 수단(30), 엔진 모델 설정부(42), 및 컴퓨터(50)에 대해서는 도시를 생략하고 있다.3A shows the configuration of the engine control system. In addition, illustration is abbreviate|omitted about the propeller means 12, the rotation speed setting means 20, the parameter acquisition means 30, the engine model setting part 42, and the computer 50.

엔진 모델(41) 및 상태 관측부(43)에는, 파라미터 취득 수단(30)에서 취득한 엔진(10)의 파라미터(엔진 회전수(ne), 연료 공급량(hp), 과급기 회전수(nTC), 소기압(Ps), 및 평균 유효 압력(Pe))가 입력된다. 또한, 과급기 회전수(nTC), 소기압(Ps), 및 평균 유효 압력(Pe)은, 엔진 모델(41)을 이용하여 추정해도 된다.In the engine model 41 and the state observing unit 43 , the parameters of the engine 10 acquired by the parameter acquisition means 30 (engine rotation speed ne e , fuel supply amount h p ), and supercharger rotation speed n TC ), the scavenging pressure (P s ), and the average effective pressure (P e )) are input. In addition, you may estimate the supercharger rotation speed n TC , the scavenging air pressure P s , and the average effective pressure P e using the engine model 41 .

상태 관측부(43)는, 취득된 파라미터를 엔진 모델(41)에 적용해서 상태 관측을 행하고, 엔진(10)의 부하 변동의 예측 결과로서 프로펠러 유입 속도(프로펠러 외란)의 추정값(up)(「u」는 상부에 「∼」 부가)을 출력한다.The state observation unit 43 applies the acquired parameter to the engine model 41 to perform state observation, and as a prediction result of the load fluctuation of the engine 10, the estimated value u p of the propeller inflow speed (propeller disturbance) ( "u" outputs "~" at the top).

제어 파라미터 도출부(44)는, 시스템 전달 함수 모델에 프로펠러 유입 속도의 추정값(up)(「u」는 상부에 「∼」 부가)과 설정 회전수를 적용하여, 피드포워드 제어 파라미터를 도출한다. 시스템 전달 함수 모델을 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출하고, 연비의 향상 등으로 이어지게 할 수가 있다.The control parameter derivation unit 44 applies the estimated value u p of the propeller inflow speed (“u” is “to” added to the top) and the set rotation speed to the system transfer function model to derive the feedforward control parameter. . By using the system transfer function model, it is possible to derive the feedforward control parameter more accurately, leading to improvement of fuel efficiency and the like.

도 3의 (b)는 시스템 전달 함수 모델을 도시하는 도면이다. 도 3의 (b)에 있어서, 「nsp」는 엔진(10)의 설정 회전수, 「FF」는 피드포워드 필터, 「WG」는 거버너 응답(전달) 기능, 「Wh」는 거버너가 출력하는 연료 공급량(hp)으로부터 엔진 회전수(ne)로의 전달 함수, 「Wu」는 외란(up)(「u」는 상부에 「∼」 부가)으로부터 엔진 회전수(ne)로의 전달 함수, 「Wnt」는 과급기로부터 엔진 회전수(ne)로의 전달 함수, 「Wne」는 엔진 회전수(ne)로부터 과급기로의 전달 함수, 「Wth」는 거버너(11)로부터 과급기로의 전달 함수이다.3B is a diagram illustrating a system transfer function model. In Fig. 3 (b), "n sp " is the set rotation speed of the engine 10, "FF" is a feedforward filter, "W G " is a governor response (transmission) function, and "W h " is the governor The transfer function from the output fuel supply amount (h p ) to the engine speed ( ne e ), “W u ” is the engine speed (ne e ) to the transfer function, “W nt ” is the transfer function from the supercharger to the engine speed ne e , “W ne ” is the transfer function from the engine speed ne e to the supercharger, and “W th ” is the governor (11) is the transfer function from to the supercharger.

출력(Y)은, 전달 함수(Wss)에 상태(X)를 곱함으로써 구해진다. 또, 설정 회전수(nsp)의 제어값(Δnsp)은, 전달 함수(Wss)의 역수에 프로펠러 유입 속도의 추정값(up)(「u」는 상부에 「∼」 부가)을 곱함으로써 구해진다.The output Y is obtained by multiplying the transfer function W ss by the state X . In addition, the control value (Δn sp ) of the set rotation speed (n sp ) is obtained by multiplying the reciprocal of the transfer function (W ss ) by the estimated value (u p ) of the propeller inflow speed (“u” is “to” added to the upper part) saved by doing

제어 수단(40)은, 피드포워드 제어 파라미터로서의 지령 회전수(norder)를 거버너(11)에 송신한다. 거버너(11)는 지령 회전수(norder)에 기초하여 연료 공급량(hp)을 조정한다. 이것에 의해, 프로펠러 유입 속도(up)의 변동에 의한 외란을 보상해서 과급기의 속도가 안정된다. 이것은, 연료 소비량에 큰 영향을 준다. 또, 제어 수단(40)은, 제어 파라미터 도출부(44)의 피드포워드 필터의 게인을 조정해서, 엔진 회전수(ne)에의 악영향을 줄일 수가 있다. 여기서 게인이란, 제어 파라미터인 제어값(Δnsp)을 크게 바꿀지 어떨지를 결정하는 값(비례 게인)이다.The control means 40 transmits the command rotation speed n order as a feedforward control parameter to the governor 11 . The governor 11 adjusts the fuel supply amount (h p ) based on the command rotation speed (n order ). Thereby, the speed of a supercharger is stabilized by compensating for the disturbance by the fluctuation|variation of the propeller inflow speed (up). This greatly affects fuel consumption. Moreover, the control means 40 can adjust the gain of the feed-forward filter of the control parameter derivation|derivation part 44, and can reduce the adverse effect on the engine rotation speed ne . Here, the gain is a value (proportional gain) that determines whether or not the control value (Δn sp ), which is a control parameter, is largely changed.

도 4는 본 실시형태에 의한 피드포워드 제어의 예로서, 칼만 필터를 이용하는 경우의 설명도이다. 또한, 프로펠러 수단(12), 회전수 설정 수단(20), 파라미터 취득 수단(30), 엔진 모델 설정부(42), 및 컴퓨터(50)에 대해서는 도시를 생략하고 있다.4 is an explanatory diagram in the case of using a Kalman filter as an example of feedforward control according to the present embodiment. In addition, illustration is abbreviate|omitted about the propeller means 12, the rotation speed setting means 20, the parameter acquisition means 30, the engine model setting part 42, and the computer 50.

엔진 모델(41) 및 상태 관측부(43)에는, 파라미터 취득 수단(30)에서 취득한 엔진(10)의 파라미터(엔진 회전수(ne), 연료 공급량(hp), 과급기 회전수(nTC), 소기압(Ps), 및 평균 유효 압력(Pe))가 입력된다. 또한, 과급기 회전수(nTC), 소기압(Ps), 및 평균 유효 압력(Pe)은, 엔진 모델(41)에 의한 계산 결과를 이용하여 추정해도 된다.In the engine model 41 and the state observing unit 43 , the parameters of the engine 10 acquired by the parameter acquisition means 30 (engine rotation speed ne e , fuel supply amount h p ), and supercharger rotation speed n TC ), the scavenging pressure (P s ), and the average effective pressure (P e )) are input. In addition, you may estimate the supercharger rotation speed n TC , the scavenging air pressure P s , and the average effective pressure P e using the calculation result by the engine model 41 .

상태 관측부(43)는, 취득된 파라미터를 엔진 모델(41)에 적용해서 계산에 의해 상태 관측을 행하고, 엔진(10)의 부하 변동의 예측 결과로서 프로펠러 유입 속도(프로펠러 외란)의 추정값(up)(「u」는 상부에 「∼」 부가)을 출력한다.The state observation unit 43 applies the acquired parameter to the engine model 41 to perform state observation by calculation, and as a prediction result of load fluctuation of the engine 10 , the estimated value u of the propeller inflow speed (propeller disturbance) p ) (“u” adds “-” at the top) is output.

제어 파라미터 도출부(44)는, 프로펠러 유입 속도의 추정값(up)(「u」는 상부에 「∼」 부가)과 설정 회전수(nsp)를 칼만 필터에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 피드포워드 제어 파라미터를 도출한다. 칼만 필터를 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출하여, 연비의 향상 등으로 이어지게 할 수가 있다. 또한, 칼만 필터로서는, 확장 칼만 필터(EKF), 또는 언센티드 칼만필터(UKF) 등을 이용할 수가 있다.The control parameter derivation unit 44 feed-forward compensates the estimated value (u p ) of the propeller inflow speed (“u” is “to” added to the upper part) and the set rotation speed (n sp ) based on the Kalman filter, Derive the feedforward control parameters. By using the Kalman filter, the feedforward control parameter can be derived more precisely, leading to improvement of fuel efficiency and the like. In addition, as the Kalman filter, an extended Kalman filter (EKF), an uncentred Kalman filter (UKF), or the like can be used.

피드포워드 제어 파라미터는 아래 식(1)에 의해 도출한다.The feedforward control parameter is derived by Equation (1) below.

Figure pct00001
Figure pct00001

여기서, h＇p는 연료 공급량 보정값, KG는 칼만 게인, Pi는 상태 공분산(共分散)이다.Here, h′ p is the fuel supply correction value, K G is the Kalman gain, and P i is the state covariance.

제어 수단(40)은, 피드포워드 제어 파라미터로서의 지령 회전수(norder)를 거버너(11)에 송신한다. 거버너(11)는, 회전수 설정 수단(20)에 의해 설정된 설정 회전수를 예측 제어 지령 회전수(norder)로 치환해서 연료 공급량(hp)을 조정한다. 이것에 의해, 프로펠러 유입 속도(up)의 변동에 의한 외란을 보상할 수가 있다.The control means 40 transmits the command rotation speed n order as a feedforward control parameter to the governor 11 . The governor 11 adjusts the fuel supply amount h p by replacing the set rotation speed set by the rotation speed setting means 20 with the predictive control command rotation speed n order . Thereby, it is possible to compensate for the disturbance caused by the fluctuation of the propeller inflow speed u p .

도 5는 본 실시형태에 의한 피드포워드 제어의 예로서, 퍼지 추론을 이용하는 경우의 설명도이다.5 is an explanatory diagram in the case of using fuzzy speculation as an example of feedforward control according to the present embodiment.

도 5의 (a)는 엔진 제어 시스템의 구성을 도시하고 있다. 또한, 프로펠러 수단(12), 회전수 설정 수단(20), 파라미터 취득 수단(30), 엔진 모델 설정부(42), 및 컴퓨터(50)에 대해서는 도시를 생략하고 있다.Fig. 5 (a) shows the configuration of the engine control system. In addition, illustration is abbreviate|omitted about the propeller means 12, the rotation speed setting means 20, the parameter acquisition means 30, the engine model setting part 42, and the computer 50.

엔진 모델(41) 및 상태 관측부(43)에는, 파라미터 취득 수단(30)에서 취득한 엔진(10)의 파라미터(엔진 회전수(ne), 연료 공급량(hp), 과급기 회전수(nTC), 소기압(Ps), 및 평균 유효 압력(Pe))가 입력된다. 또한, 과급기 회전수(nTC), 소기압(Ps), 및 평균 유효 압력(Pe)은, 엔진 모델(41)에 의한 계산 결과를 이용하여 추정해도 된다.In the engine model 41 and the state observing unit 43 , the parameters of the engine 10 acquired by the parameter acquisition means 30 (engine rotation speed ne e , fuel supply amount h p ), and supercharger rotation speed n TC ), the scavenging pressure (P s ), and the average effective pressure (P e )) are input. In addition, you may estimate the supercharger rotation speed n TC , the scavenging air pressure P s , and the average effective pressure P e using the calculation result by the engine model 41 .

상태 관측부(43)는, 취득된 파라미터를 엔진 모델(41)에 적용해서 계산에 의해 상태 관측을 행하고, 엔진(10)의 부하 변동의 예측 결과로서 프로펠러 유입 속도(프로펠러 외란)의 추정값(up)(「u」는 상부에 「∼」 부가)을 출력한다.The state observation unit 43 applies the acquired parameter to the engine model 41 to perform state observation by calculation, and as a prediction result of load fluctuation of the engine 10 , the estimated value u of the propeller inflow speed (propeller disturbance) p ) (“u” adds “-” at the top) is output.

제어 파라미터 도출부(44)는, 프로펠러 유입 속도의 추정값(up)(「u」는 상부에 「∼」 부가)과 설정 회전수(nsp)를 퍼지 추론에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 피드포워드 제어 파라미터를 도출한다. 퍼지 추론을 이용함으로써, 피드포워드 제어 파라미터를 보다 정밀도 좋게 도출하여, 연비의 향상 등으로 이어지게 할 수가 있다.The control parameter derivation unit 44 feed-forward compensates the estimated value u p of the propeller inflow speed (“u” is “to” added to the top) and the set rotation speed n sp , based on fuzzy inference, Derive the feedforward control parameters. By using the fuzzy reasoning, it is possible to derive the feedforward control parameter more precisely, leading to improvement of fuel efficiency and the like.

도 5의 (b)는 퍼지 추론에 기초하는 피드포워드 제어 파라미터의 도출을 도시하는 도면이다. 도 5의 (b)에 있어서, 「＆」는 AND 연산, 「||」은 OR 연산이다.FIG. 5B is a diagram showing derivation of feedforward control parameters based on fuzzy inference. In Fig. 5B, "&" is an AND operation, and "||" is an OR operation.

제어 파라미터 도출부(44)는, 엔진 토오크와 프로펠러 토오크를 조합하고, 프로펠러 토오크와 엔진 토오크의 불균형에 기초하여 퍼지 추론을 사용하고 피드포워드 제어 파라미터를 도출한다.The control parameter derivation unit 44 combines the engine torque and the propeller torque, uses fuzzy reasoning based on the imbalance between the propeller torque and the engine torque, and derives the feedforward control parameter.

제어 수단(40)은, 피드포워드 제어 파라미터로서의 지령 회전수(norder)를 거버너(11)에 송신한다. 거버너(11)는, 회전수 설정 수단(20)에 의해 설정된 설정 회전수를 지령 회전수(norder)로 치환해서 연료 공급량(hp)을 조정한다. 지령 회전수(norder)를 변경하는 것에 의해서 프로펠러 유입 속도(up)의 변동에 의한 외란을 보상할 수가 있다.The control means 40 transmits the command rotation speed n order as a feedforward control parameter to the governor 11 . The governor 11 substitutes the set rotation speed set by the rotation speed setting means 20 with the command rotation speed n order to adjust the fuel supply amount h p . By changing the command rotation speed (n order ), it is possible to compensate for disturbance caused by the fluctuation of the propeller inflow speed (u p ).

또한, 상기의 예에서는 엔진(10)의 부하 변동의 예측 결과로서 프로펠러 유입 속도(프로펠러 외란)의 추정값(up)을 이용했지만, 프로펠러 유입 속도(up)를 직접 계측해서 이용하고 피드포워드 제어 파라미터를 도출할 수도 있다.In addition, in the above example, although the estimated value u p of the propeller inflow speed (propeller disturbance) was used as the prediction result of the load fluctuation of the engine 10, the propeller inflow speed u p was directly measured and used for feedforward control. It is also possible to derive parameters.

이상의 설명은, 본 개시에 의한 전형적인 실시 형태의 설명을 위한 것이고, 한정하기 위한 것은 아니다. 본 개시가, 본 명세서에 명시적으로 기재된 형태와 상이한 형태로 실시되어도 되고, 청구범위와 일치하는 범위에서, 다양한 수정, 최적화 및 변형이, 당업자에 의해서 실현될 수 있다.The above description is for description of the typical embodiment by this indication, and is not for limiting. The present disclosure may be embodied in forms other than those expressly described herein, and various modifications, optimizations, and variations may be realized by those skilled in the art within the scope consistent with the claims.

[부기][bookkeeping]

또한, 본 발명은, 다음과 같이 표현하는 것도 가능하다.In addition, this invention can also be expressed as follows.

(부기 1)(Annex 1)

컴퓨터에,on the computer,

엔진의 엔진 모델을 설정하는 엔진 모델 설정 스텝과,An engine model setting step of setting the engine model of the engine;

상기 엔진의 설정 회전수를 취득하는 설정 회전수 취득 스텝과,a set revolution speed acquisition step of obtaining the set revolution speed of the engine;

상기 엔진의 부하 변동을 예측하기 위한 파라미터를 취득하는 파라미터 취득 스텝과,a parameter acquisition step of acquiring a parameter for predicting load fluctuations of the engine;

상기 취득된 상기 파라미터를 상기 엔진 모델에 적용하여, 상기 엔진의 상기 부하 변동을 포함하는 상태 관측을 행하는 상태 관측 스텝과,a state observation step of applying the acquired parameter to the engine model to perform state observation including the load variation of the engine;

상기 상태 관측에 의한 상기 부하 변동의 예측 결과와, 상기 엔진의 상기 설정 회전수에 기초하여 상기 엔진을 제어하기 위한 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 제어 파라미터 도출 스텝과,a control parameter derivation step of deriving a feedforward control parameter for controlling the engine based on a prediction result of the load variation by the state observation and the set rotation speed of the engine;

도출된 상기 피드포워드 제어 파라미터를 상기 엔진의 제어에 적용하는 엔진 제어 스텝Engine control step of applying the derived feedforward control parameter to control of the engine

을 실행시키는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 프로그램.An engine control program, characterized in that it runs.

(부기 2)(Annex 2)

상기 파라미터 취득 스텝에서 취득하는 상기 파라미터는, 엔진 회전수와 연료 공급량인 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 엔진 제어 프로그램.The engine control program according to Supplementary Note 1, wherein the parameters acquired in the parameter acquisition step are engine rotation speed and fuel supply amount.

(부기 3)(Annex 3)

상기 상태 관측 스텝에 있어서, 상기 파라미터를 상기 엔진 모델에 적용해서 얻어지는 엔진 부하의 추정 결과에 기초하여, 상기 부하 변동의 상기 예측 결과를 얻는 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 부기 2에 기재된 엔진 제어 프로그램.The engine control program according to Supplementary Note 1 or Supplementary Note 2, wherein in the state observation step, the prediction result of the load fluctuation is obtained based on an engine load estimation result obtained by applying the parameter to the engine model.

(부기 4)(Annex 4)

상기 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 시스템 전달 함수 모델에 상기 부하 변동의 상기 예측 결과와 상기 설정 회전수를 적용하여, 상기 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 3 중 어느 한 항에 기재된 엔진 제어 프로그램.In the control parameter derivation step, the feedforward control parameter is derived by applying the prediction result of the load variation and the set rotation speed to a system transfer function model. The engine control program described in .

(부기 5)(Annex 5)

상기 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 상기 부하 변동의 상기 예측 결과와 상기 설정 회전수를 칼만 필터에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 상기 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 3 중 어느 한 항에 기재된 엔진 제어 프로그램.In the control parameter derivation step, the feed-forward control parameter is derived by performing feed-forward compensation based on the Kalman filter based on the predicted result of the load fluctuation and the set rotation speed. The engine control program according to any one of claims.

(부기 6)(Annex 6)

상기 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 상기 부하 변동의 상기 예측 결과와 상기 설정 회전수를 퍼지 추론에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 상기 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 3 중 어느 한 항에 기재된 엔진 제어 프로그램.In the control parameter derivation step, the feed-forward control parameter is derived by performing feed-forward compensation based on the fuzzy inference based on the predicted result of the load change and the set rotation speed. The engine control program according to any one of claims.

(부기 7)(Annex 7)

상기 엔진 제어 스텝에 있어서, 상기 엔진에 마련한 거버너에 상기 피드포워드 제어 파라미터로서 지령 회전수를 출력하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 6 중 어느 한 항에 기재된 엔진 제어 프로그램.The engine control program according to any one of Supplementary Notes 1 to 6, wherein, in the engine control step, a command rotation speed is output as the feedforward control parameter to a governor provided in the engine.

(부기 8)(Annex 8)

상기 엔진의 상기 부하 변동은, 상기 엔진에 연결되는 프로펠러의 외란에 의한 변동인 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 7 중 어느 한 항에 기재된 엔진 제어 프로그램.The engine control program according to any one of Supplementary Notes 1 to 7, wherein the load fluctuation of the engine is a fluctuation caused by disturbance of a propeller connected to the engine.

(부기 9)(Annex 9)

부기 1 내지 부기 8 중 어느 한 항에 기재된 엔진 제어 프로그램을 기록한 것을 특징으로 하는 엔진 제어 프로그램의 기록 매체.An engine control program recording medium in which the engine control program according to any one of Supplementary Notes 1 to 8 is recorded.

산업상의 이용가능성Industrial Applicability

본 발명은, 선박용 엔진 또는 그밖의 엔진에 대하여, 피드포워드 제어에 의해 부하 변동을 예측해서 성능을 개선하고, 연비를 향상시킬 수가 있다. 또, 본 발명은, 엔진 제어의 방법, 시스템 외에도, 프로그램, 프로그램을 기록한 기록 매체로서 전개가능하다.According to the present invention, it is possible to predict load fluctuations by feedforward control of a marine engine or other engine to improve performance and improve fuel efficiency. In addition to the engine control method and system, the present invention can be developed as a program and a recording medium on which the program is recorded.

10: 엔진
11: 거버너
12: 프로펠러 수단(프로펠러)
20: 회전수 설정 수단
30: 파라미터 취득 수단
31: 엔진 회전수 센서
32: 연료 공급량 센서
40: 제어 수단
41: 엔진 모델
42: 엔진 모델 설정부
43: 상태 관측부
44: 제어 파라미터 도출부
50: 컴퓨터
S1: 엔진 모델 설정 스텝
S2: 설정 회전수 취득 스텝
S3: 파라미터 취득 스텝
S4: 상태 관측 스텝
S5: 제어 파라미터 도출 스텝
S6: 엔진 제어 스텝
hp: 연료 공급량
ne: 엔진 회전수
norder: 지령 회전수
nsp: 설정 회전수10: engine
11: Governor
12: propeller means (propeller)
20: rotation speed setting means
30: parameter acquisition means
31: engine speed sensor
32: fuel supply level sensor
40: control means
41: engine model
42: engine model setting unit
43: State Observer
44: control parameter derivation unit
50: computer
S1: Engine model setting step
S2: Set rotation speed acquisition step
S3: Parameter acquisition step
S4: State observation step
S5: Control parameter derivation step
S6: engine control step
h p : fuel supply
n e : engine speed
n order : command rotation speed
n sp : set rotation speed

Claims (17)

엔진의 엔진 모델을 설정하는 엔진 모델 설정 스텝과,
상기 엔진의 설정 회전수를 취득하는 설정 회전수 취득 스텝과,
상기 엔진의 부하 변동을 예측하기 위한 파라미터를 취득하는 파라미터 취득 스텝과,
취득된 상기 파라미터를 상기 엔진 모델에 적용하여, 상기 엔진의 상기 부하 변동을 포함하는 상태 관측을 행하는 상태 관측 스텝과,
상기 상태 관측에 의한 상기 부하 변동의 예측 결과와, 상기 엔진의 상기 설정 회전수에 기초하여 상기 엔진을 제어하기 위한 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 제어 파라미터 도출 스텝과,
도출된 상기 피드포워드 제어 파라미터를 상기 엔진의 제어에 적용하는 엔진 제어 스텝
을 실행하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.An engine model setting step of setting the engine model of the engine;
a set rotation speed acquisition step of acquiring the set rotation speed of the engine;
a parameter acquisition step of acquiring a parameter for predicting load fluctuations of the engine;
a state observation step of applying the acquired parameter to the engine model to perform state observation including the load change of the engine;
a control parameter derivation step of deriving a feedforward control parameter for controlling the engine based on a prediction result of the load variation by the state observation and the set rotation speed of the engine;
Engine control step of applying the derived feedforward control parameter to control of the engine
An engine control method characterized in that it is executed. 제1항에 있어서,
상기 파라미터 취득 스텝에서 취득하는 상기 파라미터는, 엔진 회전수와 연료 공급량인 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.According to claim 1,
The engine control method, characterized in that the parameters acquired in the parameter acquisition step are engine rotation speed and fuel supply amount. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상태 관측 스텝에 있어서, 상기 파라미터를 상기 엔진 모델에 적용해서 얻어지는 엔진 부하의 추정 결과에 기초하여, 상기 부하 변동의 상기 예측 결과를 얻는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.3. The method of claim 1 or 2,
The engine control method according to claim 1, wherein in the state observation step, the prediction result of the load fluctuation is obtained based on an engine load estimation result obtained by applying the parameter to the engine model. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 시스템 전달 함수 모델에 상기 부하 변동의 상기 예측 결과와 상기 설정 회전수를 적용하여, 상기 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
In the control parameter derivation step, the feedforward control parameter is derived by applying the prediction result of the load variation and the set rotation speed to a system transfer function model. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 상기 부하 변동의 상기 예측 결과와 상기 설정 회전수를 칼만 필터에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 상기 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
In the control parameter derivation step, the feedforward compensation is performed on the basis of a Kalman filter for the predicted result of the load fluctuation and the set rotation speed to derive the feedforward control parameter. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 파라미터 도출 스텝에 있어서, 상기 부하 변동의 상기 예측 결과와 상기 설정 회전수를 퍼지 추론에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 상기 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
In the control parameter derivation step, the feedforward compensation is performed based on fuzzy inference based on the predicted result of the load fluctuation and the set rotation speed to derive the feedforward control parameter. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엔진 제어 스텝에 있어서, 상기 엔진에 마련한 거버너에 상기 피드포워드 제어 파라미터로서 지령 회전수를 출력하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The said engine control step WHEREIN: The engine control method characterized by outputting the commanded rotation speed as the said feedforward control parameter to the governor provided in the said engine. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엔진의 상기 부하 변동은, 상기 엔진에 연결되는 프로펠러의 외란에 의한 변동인 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The load variation of the engine is an engine control method, characterized in that it is a variation due to disturbance of a propeller connected to the engine. 엔진과, 상기 엔진의 회전수를 설정하는 회전수 설정 수단과, 상기 엔진의 부하 변동을 예측하기 위한 파라미터를 취득하는 파라미터 취득 수단과, 상기 엔진의 엔진 모델을 설정하는 엔진 모델 설정부, 취득된 상기 파라미터를 상기 엔진 모델에 적용하여 상기 엔진의 상기 부하 변동을 포함하는 상태 관측을 행하는 상태 관측부, 및 상기 상태 관측에 의한 상기 부하 변동의 예측 결과와 상기 회전수 설정 수단에 의해 설정된 설정 회전수에 기초하여 상기 엔진을 제어하기 위한 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 제어 파라미터 도출부를 가진 제어 수단을 구비하고, 도출된 상기 피드포워드 제어 파라미터에 기초하여 상기 엔진을 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 시스템.an engine; a rotation speed setting means for setting the rotation speed of the engine; parameter acquisition means for acquiring a parameter for predicting a load change of the engine; an engine model setting unit for setting an engine model of the engine; a state observation unit that applies the parameter to the engine model to perform state observation including the load fluctuation of the engine; An engine control system comprising: a control means having a control parameter derivation unit for deriving a feedforward control parameter for controlling the engine based on , and controlling the engine based on the derived feedforward control parameter. 제9항에 있어서,
상기 파라미터 취득 수단은, 엔진 회전수 센서와 연료 공급량 센서인 것을 특징으로 하는 엔진 제어 시스템.10. The method of claim 9,
The engine control system, wherein the parameter acquisition means is an engine rotation speed sensor and a fuel supply amount sensor. 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 상태 관측부에 있어서, 상기 파라미터를 상기 엔진 모델에 적용해서 얻어지는 엔진 부하의 추정 결과에 기초하여, 상기 부하 변동의 상기 예측 결과를 얻는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 시스템.11. The method of claim 9 or 10,
The engine control system according to claim 1, wherein the state observation unit obtains the prediction result of the load fluctuation based on an engine load estimation result obtained by applying the parameter to the engine model. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 파라미터 도출부에 있어서, 시스템 전달 함수 모델에 상기 부하 변동의 상기 예측 결과와 상기 설정 회전수를 적용하여, 상기 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 시스템.12. The method according to any one of claims 9 to 11,
In the control parameter derivation unit, the feedforward control parameter is derived by applying the prediction result of the load variation and the set rotation speed to a system transfer function model. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 파라미터 도출부에 있어서, 상기 부하 변동의 상기 예측 결과와 상기 설정 회전수를 칼만 필터에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 상기 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 시스템.12. The method according to any one of claims 9 to 11,
The control parameter derivation unit feed-forward compensates the predicted result of the load fluctuation and the set rotation speed based on a Kalman filter to derive the feed-forward control parameter. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 파라미터 도출부에 있어서, 상기 부하 변동의 상기 예측 결과와 상기 설정 회전수를 퍼지 추론에 기초하여 피드포워드 보상을 해서, 상기 피드포워드 제어 파라미터를 도출하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 시스템.12. The method according to any one of claims 9 to 11,
In the control parameter derivation unit, the feedforward compensation is performed on the predicted result of the load change and the set rotation speed based on fuzzy inference to derive the feedforward control parameter. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 엔진에 마련한 거버너를 상기 피드포워드 제어 파라미터로서의 지령 회전수로 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 시스템.15. The method according to any one of claims 9 to 14,
The said control means controls the governor provided in the said engine with the command rotation speed as the said feedforward control parameter, The engine control system characterized by the above-mentioned. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 엔진 제어 시스템을, 상기 엔진에 의해 구동되는 프로펠러 수단을 가진 선박에 탑재한 것을 특징으로 하는 선박.A ship comprising the engine control system according to any one of claims 9 to 15 mounted on a ship having propeller means driven by the engine. 제16항에 있어서,
상기 프로펠러 수단의 외란에 의한 변동을 상기 상태 관측부에 있어서의 상기 엔진의 상기 부하 변동으로 해서 상태 관측을 행하는 것을 특징으로 하는 선박.17. The method of claim 16,
A ship, characterized in that state observation is performed by using a change due to disturbance of the propeller means as the load change of the engine in the state observation unit.
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