基于螺旋桨转速闭环的气电混合动力船舶能量分配方法与流程

技术特征：
1.基于螺旋桨转速闭环的气电混合动力船舶能量分配方法，其特征是：(1)通过pid计算模块计算调节扭矩t_t；(2)根据螺旋桨目标转速计算系统目标扭矩t_target；(3)通过模糊规则控制器，根据螺旋桨目标转速和蓄电池soc计算气体机目标扭矩n
e
_target；(4)通过能量分配模块分配气体机转速n
e
、扭矩t
e
和永磁同步可逆电机转速n
m
、t
m
扭矩；(5)减速齿轮箱转速、扭矩合成。2.根据权利要求1所述的基于螺旋桨转速闭环的气电混合动力船舶能量分配方法，其特征是：通过模糊规则控制器计算气体机目标扭矩t
e
_target：该模糊规则控制器包含两输入单输出，输入为螺旋桨目标转速n
m
_target，论域为[0,1]，根据螺旋桨目标转速，将船舶负荷分为较低负荷、低负荷、中等负荷、较优负荷和高负荷，p
ref
的模糊子集为{lower,low,medium,optimal,high}，其隶属度函数采用梯形和三角形隶属度函数进行设计，磷酸铁锂电池组soc，论域为[0,1]，根据soc对磷酸铁锂电池组使用寿命和效率的影响分为低、优和高三个部分，模糊子集为{low,optimal,high}，利用梯形隶属度函数完成其隶属度函数设计，输出为气体机目标功率p
e
，论域为[0,1.1]，将气体机分为低负荷、中等负荷、较优负荷和高负荷四个工况，其模糊子集为{low,medium,optimal,high}，利用梯形和三角形隶属度函数完成其隶属度函数的设计；设计的模糊规则为：(a)在拖船航行过程中，混合动力系统时刻提供拖船所需功率，保证船舶的动力性；(b)驾驶员对于船舶加速、减速的输入始终能实时控制螺旋桨的转速；(c)蓄电池soc保持在较优工作区；(d)混合动力系统工作时保证系统的效率最大化；(e)气体机工作在较高负荷区，避免低负荷燃烧恶化的问题。3.根据权利要求1所述的基于螺旋桨转速闭环的气电混合动力船舶能量分配方法，其特征是：能量分配模块完成能量的分配，确定气体机的转速和扭永磁可逆电机的转速和扭矩；气体机的转速为螺旋桨目标转速n
e
＝n_target，气体机扭矩等于气体机目标扭矩，t
e
＝t
e
_target；永磁可逆电机的转速n
m
为气体机的实际转速n
e
_act，n
m
＝n
e
_act，永磁可逆电机的扭矩t
m
为系统目标扭矩t_target与调节扭矩的和再减去气体机的目标扭矩，t
m
＝t_target t_t
‑
t
e
_target。4.根据权利要求1所述的基于螺旋桨转速闭环的气电混合动力船舶能量分配方法，其特征是：减速齿轮箱转速、扭矩合成：减速齿轮箱第一输入端和第二输入端输入的转速扭矩和输出端的转速扭矩存在以下关系：(m1n1 m2n2)η＝m3n3，m3＝(m1 m2)iη，其中m1、m2为离合器输入到齿轮箱的转矩，m3为齿轮箱输出到螺旋桨的转矩，n1、n2为气体机和电动机经离合器输入到齿轮箱的转速，n3为齿轮箱输出到螺旋桨的转速，η为齿轮箱工作效率，i表示齿轮箱的减速比。

技术总结
本发明的目的在于提供基于螺旋桨转速闭环的气电混合动力船舶能量分配方法，包括如下步骤：通过PID计算模块计算调节扭矩T_t；根据螺旋桨目标转速计算系统目标扭矩T_target；通过模糊规则控制器，根据螺旋桨目标转速和蓄电池SOC计算气体机目标扭矩N


技术研发人员：宋恩哲 孙晓军 姚崇 李康宁 杨盛海 陈逸群
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2021/10/23