【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶动力系统及其能量优化控制，更具体地，本专利技术涉及一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法。
技术介绍
1、在船舶动力系统领域，尤其是对于柴电混合动力拖轮，传统的能量管理方法往往依赖于固定的控制策略和预设的工作模式，难以适应多变的航行条件和动力需求。这些方法在面对复杂的海况和拖轮操作需求时，可能无法实现最优的能量分配和利用效率。柴油机和电机等动力源的协同工作也存在一定的局限性，难以达到理想的油耗和动力性能。
2、在实现本专利技术实施例过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题或缺陷：传统的控制策略缺乏灵活性，无法根据拖轮实时的运行状态和环境条件动态调整动力源的工作模式；柴油机与电机等动力源的功率分配不够精确，导致能源浪费和效率降低；动力电池的充放电策略不够智能，可能影响电池的使用寿命和系统的整体性能。此外，现有的能量管理系统在处理复杂的动力系统结构和多种工作模式时，往往难以实现高效的能源管理和优化控制。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法。
2、在本专利技术的一些实施例中，提供了一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，包括：
3、分析并确定柴电混合动力拖轮的动力系统结构和工作模式；
4、基于所述动力系统结构和工作模式制定能量管理控制规则，确保各动力源的输出功率满足拖轮在各种运行模式下的功率需求；
5、设计基于模糊逻辑的能量管理策
6、在一些实施例中，所述方法还包括：
7、根据柴电混合动力拖轮的使用频率将多个动力源部署在所述拖轮的一个或多个关键位置；
8、预先设置每个动力源的功率输出阈值和拖轮的功率需求阈值；
9、当监测到的某动力源的功率输出超出其设定阈值或者拖轮的功率需求超出其设定阈值时，通过模糊逻辑控制器调整该动力源的功率输出；
10、否则，将拖轮的实时运行数据传送至模糊逻辑控制器并进行实时能量管理。
11、在一些实施例中，所述方法还包括：
12、在拖轮的运行过程中，记录各动力源的功率输出历史数据和拖轮的能耗历史数据；
13、利用收集的历史数据评估能量管理策略的有效性，基于评估结果对能量管理策略进行调整；
14、当监测到的某动力源的功率输出数据缺失时，确定能量管理策略调整失败，并在模糊逻辑控制器的映射表中添加调整失败数据的映射关系数据；
15、根据映射表中添加的调整失败数据的映射关系数据，将调整失败数据更新至柴电混合动力拖轮动力系统中。
16、在一些实施例中，所述柴电混合动力拖轮动力系统为并联式混合动力系统，包括柴油机、动力电池、轴带电机以及舵桨齿轮箱。
17、在一些实施例中，所述工作模式包括柴油机独立工作模式、pto模式、pti模式以及pth模式。
18、在一些实施例中，所述能量管理控制规则包括：
19、确定柴电混合动力拖轮动力系统各动力源的输出功率，以满足拖轮在不同运行模式下的功率需求；
20、调节柴油机工作点至最佳燃油效率点，以提高燃油效率；
21、控制动力电池在安全使用范围内进行充放电过程，以降低燃油消耗。
22、在一些实施例中，确定柴电混合动力拖轮动力系统各动力源的输出功率包括：
23、分析拖轮在不同运行模式下的功率需求，根据功率需求，确定柴电混合动力拖轮动力系统各动力源的输出功率。
24、在一些实施例中，所述能量管理策略包括：
25、采用模糊逻辑控制器，以拖轮的实时功率需求和动力电池的荷电状态作为输入，通过模糊逻辑处理确定电机的最优输出功率作为输出；
26、动态生成控制规则，实现柴油机和动力电池的协同工作，优化功率分配。
27、在一些实施例中，所述方法还包括：
28、设计模糊逻辑控制器的输入变量隶属度函数，使拖轮的实时功率需求和动力电池的荷电状态转换为模糊值；
29、定义模糊逻辑控制器的输出变量隶属度函数，以确定电机的最优输出功率；
30、建立模糊规则库，包括基于拖轮的历史运行数据确定的模糊规则；
31、通过解模糊算法，将模糊逻辑控制器的输出转换为电机输出功率指令。
32、在一些实施例中，所述解模糊算法包括：
33、当接收到拖轮功率需求变化信号时，采集拖轮当前运行周期的完整功率需求数据；
34、基于所述拖轮当前运行周期的完整功率需求数据和历史功率需求数据得到动力源的功率输出特征数据；所述功率输出特征数据包括起始功率输出特征数据和结束功率输出特征数据；
35、基于所述起始功率输出特征数据得到动力源的最佳功率输出起始点；其中，基于起始功率输出特征数据得到动力源的最佳功率输出起始点具体为：
36、若当前起始功率输出特征数据中各数据均小于预设的第一阈值，则对应的完整功率需求数据不存在有效功率需求，获取动力源下一运行周期的完整功率需求数据的起始功率输出特征数据重新进行判断；
37、若当前起始功率输出特征数据中小于预设的第二阈值的数据的个数小于预设的第三阈值，则对应的完整功率需求数据在初始监测点已存在有效功率需求，将该初始监测点作为动力源的最佳功率输出起始点；
38、否则，根据预设的第一阈值和第二阈值提取起始功率输出特征数据，基于提取数据进行直线拟合获取平坦区域，进而获取动力源的最佳功率输出起始点；
39、基于结束功率输出特征数据得到动力源的最佳功率输出结束点，具体为：
40、若当前结束功率输出特征数据中小于预设的第二阈值的数据的个数小于预设的第三阈值，则对应的完整功率需求数据各监测点均存在有效功率需求，获取动力源下一运行周期的完整功率需求数据的结束功率输出特征数据重新进行判断；
41、若当前结束功率输出特征数据中各数据均小于预设的第一阈值，则对应的完整功率需求数据不存在有效功率需求，将该完整功率需求数据的初始监测点作为动力源的最佳功率输出结束点；
42、否则，根据预设的第一阈值和第二阈值提取结束功率输出特征数据，基于提取数据进行分段直线拟合获取平坦区域，进而得到动力源的最佳功率输出结束点；
43、基于动力源的最佳功率输出起始点和最佳功率输出结束点，获取动力源在不同运行模式下的最优功率输出区间，进而优化拖轮的能量管理策略。根据本专利技术的上述实施例至少具有以下有益效果：本专利技术的柴电混合动力拖轮能量管理方法通过引入模糊逻辑控制，可以有效解决传统控制策略在适应性、灵活性和精确性方面的不足。该方法能够根据拖轮的实时功率需求和动力电池的荷电状态，动态调整柴油机和电机等动力源的功率输出，实现更加精确和优化的能量分配。通过模糊逻辑控制器的智能决策，系统能够自动调节柴油机工作点至最佳燃油效率点，同时控制动力电池在安全充放本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，应用于柴电混合动力拖轮动力系统，包括多种动力源，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述柴电混合动力拖轮动力系统为并联式混合动力系统，包括柴油机、动力电池、轴带电机以及舵桨齿轮箱。
5.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述工作模式包括柴油机独立工作模式、PTO模式、PTI模式以及PTH模式。
6.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述能量管理控制规则包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，确定柴电混合动力拖轮动力系
8.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述能量管理策略包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
10.根据权利要求9所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述解模糊算法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，应用于柴电混合动力拖轮动力系统，包括多种动力源，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述柴电混合动力拖轮动力系统为并联式混合动力系统，包括柴油机、动力电池、轴带电机以及舵桨齿轮箱。
5.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的柴电混合动力拖轮能量管理方法，其特征在于，所述工作模式包括柴油机独立工作...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟，姚旭，张其亮，许荣成，
申请(专利权)人：张家港江苏科技大学产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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