船舶動(dòng)力系統(tǒng)智能控制探討

吳南祥

摘要：在船舶動(dòng)力系統(tǒng)當(dāng)中，通過智能控制方式，能夠促使船舶運(yùn)行狀態(tài)得到有效完善，船舶在實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中，通常存有一定潛在風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致其智能控制缺乏穩(wěn)定性，對于船舶動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行有著極大影響?；诖耍疚膶⒅饕槍Υ皠?dòng)力系統(tǒng)的智能控制展開相關(guān)探討分析。

關(guān)鍵詞：船舶;動(dòng)力系統(tǒng);智能控制

引言：船舶的發(fā)展也是其動(dòng)力系統(tǒng)的演進(jìn)史，而作為船舶整體核心系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)的控制質(zhì)量對于船舶運(yùn)行安全性有著直接影響，并且對于其穩(wěn)定性、積極性也有著直接關(guān)聯(lián)，伴隨船舶制造行業(yè)不斷發(fā)展，以及對于性能的要求不斷提升，近些年來，船舶動(dòng)力系統(tǒng)的智能控制迎來全新發(fā)展機(jī)遇。而由于新型船舶動(dòng)力系統(tǒng)自身存有較強(qiáng)不確定性、復(fù)雜性、非線性等諸多因素，導(dǎo)致傳統(tǒng)調(diào)節(jié)技術(shù)無法令其需求得到充分滿足。

1船舶動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行與發(fā)展

傳動(dòng)、主機(jī)、推進(jìn)史船舶動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)成的關(guān)鍵部分，在主機(jī)當(dāng)中，其主要包含動(dòng)力機(jī)組、推進(jìn)以及傳動(dòng)，船舶體系所選擇的動(dòng)力系統(tǒng)在參數(shù)設(shè)計(jì)與類型等方面皆與船舶運(yùn)行狀況有著直接影響，動(dòng)力系統(tǒng)在運(yùn)行錢需要對相關(guān)參數(shù)加以嚴(yán)格計(jì)算，從而為動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定性提供有力保障，同時(shí)令船舶具有更加強(qiáng)勁的動(dòng)力。同時(shí)，船舶在運(yùn)行過程中，通過智能控制能夠令動(dòng)力系統(tǒng)水平進(jìn)一步提升，令船舶運(yùn)行需求得到充分滿足，并針對動(dòng)力系統(tǒng)加以智能化控制，確保船舶穩(wěn)定性以及安全系數(shù)，令船舶系統(tǒng)得到不斷優(yōu)化，促使其智能化動(dòng)力這一目標(biāo)得以切實(shí)實(shí)現(xiàn)。

2船舶動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)

除主動(dòng)力系統(tǒng)外，輔助設(shè)施系統(tǒng)也是船舶發(fā)動(dòng)機(jī)不可缺少的組成部分，主要由發(fā)電機(jī)組、自動(dòng)化技術(shù)實(shí)際運(yùn)行設(shè)備等組成，該設(shè)備的關(guān)鍵作用是確保船舶能夠建立更好的機(jī)動(dòng)性。船舶動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的主要參數(shù)與配套動(dòng)力系統(tǒng)的類型密切相關(guān)，但無論是何種動(dòng)力系統(tǒng)，具體設(shè)計(jì)參數(shù)都是一樣的，關(guān)鍵涉及到主機(jī)功率、主機(jī)過載容量、油耗等。其中，主機(jī)功率、主機(jī)過載能力與船舶規(guī)格和噸位之間的關(guān)鍵關(guān)系是動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段需要嚴(yán)格衡量的主要參數(shù)，是船舶動(dòng)力系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。 主機(jī)的油耗是船舶動(dòng)力系統(tǒng)合理性的關(guān)鍵威脅。隨著船舶航行速度和方位角要求的不斷變化，不僅要求船舶具有良好的可靠性，而且對船舶動(dòng)力系統(tǒng)智能系統(tǒng)的運(yùn)行也提出了越來越嚴(yán)格的規(guī)定。因此，在各種軟件環(huán)境下對船舶的速比、方位角和旋轉(zhuǎn)功率進(jìn)行高效智能控制是合理的，相關(guān)人員應(yīng)將優(yōu)秀的互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)引入船舶動(dòng)力系統(tǒng)，完成船舶動(dòng)力系統(tǒng)的智能化控制。

3船舶動(dòng)力系統(tǒng)的智能控制

在船舶的運(yùn)行過程中，動(dòng)力系統(tǒng)具有重要的作用，它決定了船舶是否穩(wěn)定，動(dòng)力系統(tǒng)經(jīng)過控制后，保證了船舶運(yùn)行的安全系數(shù)和穩(wěn)定性。由于船舶需要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)，因此應(yīng)采用智能控制的方法來提高動(dòng)力系統(tǒng)的控制水平，船舶運(yùn)行時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)具有多樣性和不確定性的特點(diǎn)，在智能控制的情況下，需要注意電力系統(tǒng)的要求，以保證船舶電力系統(tǒng)智能控制的效率和實(shí)踐，從而為我國船舶事業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.1模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

在船舶動(dòng)力系統(tǒng)當(dāng)中，由于其中包含諸如汽輪機(jī)、調(diào)速器等諸多設(shè)備，因此，在對其開展智能控制過程當(dāng)中，可通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式，對動(dòng)力系統(tǒng)操作全過程加以更深層次把控，例如：在船舶動(dòng)力系統(tǒng)中對汽輪機(jī)進(jìn)行調(diào)速時(shí)，便可使用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID控制器令系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行水平得到大幅度提升，而PID在模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制中，能夠令動(dòng)力系統(tǒng)智能控制整體結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化與簡化，令動(dòng)力系統(tǒng)能夠在更短時(shí)間且更加容易進(jìn)入到智能控制狀態(tài)，令動(dòng)力系統(tǒng)自身智能化得到進(jìn)一步加強(qiáng)。同時(shí)，在對動(dòng)力系統(tǒng)使用PID進(jìn)行控制過程中，由于受到模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的影響起其中也會(huì)存有一定弊端，而這便需要使用人工試湊得方式令日益復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)能夠適應(yīng)，并且，在動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)作過程當(dāng)中，其高效性的實(shí)現(xiàn)難度相對較大，再價(jià)值船舶汽輪機(jī)組自身強(qiáng)耦合、非線性等特征，令智能控制的壓力大幅度提升。因此，在船舶動(dòng)力系統(tǒng)當(dāng)中，通過對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的合理運(yùn)用，以及改進(jìn)PID控制方法來構(gòu)成模糊PID結(jié)構(gòu)，從而令動(dòng)力系統(tǒng)智能控制當(dāng)中的非線性問題得到良好控制、另外，由于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊理論相結(jié)合的產(chǎn)物，能夠促使常規(guī)PID所存有缺陷得到彌補(bǔ)，故而需要一次為基礎(chǔ)，實(shí)施粗糙集處理以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化，令模糊PID控制得到簡化。并且，在使用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能控制過程中，也需與汽輪機(jī)實(shí)際工作情況相結(jié)合，對船舶動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行加以智能化調(diào)整，從而起到自調(diào)整的作用，令超調(diào)量大幅度降低，從而令動(dòng)力系統(tǒng)智能控制響應(yīng)時(shí)間長這一現(xiàn)象得以避免，并切實(shí)增強(qiáng)智能控制可操作性，從而為我國船舶事業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展提供有力保障。

3.2在線預(yù)測函數(shù)控制

在船舶動(dòng)力系統(tǒng)的智能控制中，實(shí)現(xiàn)了在線預(yù)測功能控制，在動(dòng)力系統(tǒng)的智能控制中，建立了獨(dú)立的功能模型，智能控制采用在線預(yù)測函數(shù)控制，能夠準(zhǔn)確描述船舶動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行模型，在準(zhǔn)確條件下完成智能控制。在在線預(yù)測功能控制層面，可以處理智能模型的問題，根據(jù)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)信息提前預(yù)測智能控制的功能轉(zhuǎn)換，快速控制船舶動(dòng)力系統(tǒng)變速。在線預(yù)測功能控制，在船舶動(dòng)力系統(tǒng)的智能控制中，建立最新的實(shí)體模型，提高了智能控制的速度。在線預(yù)測函數(shù)的方法以LS-SVM為關(guān)鍵理論，簡化了智能控制函數(shù)。系統(tǒng)中的測量和計(jì)算量，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，對電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，確保系統(tǒng)智能化。在船舶動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)行智能化控制過程當(dāng)中，其對于在線預(yù)測函數(shù)控制方式的運(yùn)用有著更大注重力度，這一智能控制方法能夠令動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線更新功能得以實(shí)現(xiàn)，一動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程為主，對系統(tǒng)自身數(shù)據(jù)集加以更新，對重要數(shù)據(jù)加權(quán)處理，同時(shí)其也能夠與最小支持向量機(jī)辨識(shí)方法相結(jié)合，在系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的范疇之內(nèi)將動(dòng)力系統(tǒng)的變負(fù)載、實(shí)際工況等失控問題加以預(yù)防。

3.3自適應(yīng)魯棒控制

在船舶動(dòng)力系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)，在多尺度精神網(wǎng)絡(luò)中，通過自適應(yīng)魯棒控制，能夠促使動(dòng)力系統(tǒng)根據(jù)船舶實(shí)際運(yùn)行環(huán)境當(dāng)中的水流、風(fēng)速等相關(guān)倉鼠，令確定性工況調(diào)節(jié)得以切實(shí)實(shí)現(xiàn)，并且，自適應(yīng)與魯棒性之間的有機(jī)結(jié)合，能夠令系統(tǒng)控制誤差得到有效控制，同時(shí)對不確定因素所引發(fā)的誤差有效避免。在自適應(yīng)魯棒性當(dāng)中，可通過多尺度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)魯棒性控制器，其能夠令動(dòng)力系統(tǒng)智能控制建模規(guī)模大幅度降低，從有效控制計(jì)算量，在自適應(yīng)魯棒控制參與過程中，其也具有顯著抗干擾特性，對諸多不確定誘因加以預(yù)防，為動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性提供有力保障，促使智能控制的作用切實(shí)增強(qiáng)。

結(jié)語：

船舶動(dòng)力系統(tǒng)智能控街重要影響著船舶運(yùn)行的靈活性、穩(wěn)定性，而傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)存在一系列不足，因此，在未來船舶動(dòng)力系統(tǒng)智能控制發(fā)展中，相關(guān)研究人員應(yīng)結(jié)合船舶航行實(shí)際需求，將諸如模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)、在線預(yù)測函數(shù)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)魯棒控制系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)手段引入至船舶動(dòng)力系統(tǒng)控制中，進(jìn)一步提升動(dòng)力系統(tǒng)智能控制精準(zhǔn)性、高效性，切實(shí)保障船舶的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

周微，周波. 船舶動(dòng)力系統(tǒng)可行動(dòng)態(tài)遞階協(xié)調(diào)優(yōu)化方法研究[J]. 浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020， 21（2）：8.

高澤宇， 張鵬， 張博深，等. 智能船舶動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備的自適應(yīng)閾值方法[J]. 中國艦船研究， 2021， 16（1）：7.

張淑艷， 謝園. 自抗擾技術(shù)在船舶動(dòng)力系統(tǒng)控制中的應(yīng)用[J]. 艦船科學(xué)技術(shù)， 2020， v.42（06）：110-112.

賀亞鵬， 嚴(yán)新平， 范愛龍，等. 船舶智能能效管理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021， 42（3）：8.