基于庞特里亚金极小值原理的柴电混合动力船舶能量管理策略

提升混合动力船舶的能源利用率,制定合适的能量管理策略以实现功率合理分配、减小船舶燃油消耗、节约成本,是混合动力船舶的亟需解决的关键技术问题。本文基于Matlab/Simulink仿真建模软件,建立对象船舶的动力系统仿真模型,研究不同功率需求下对柴油发电机和超级电容的控制要求。考虑动力源特性和船舶功率需求,本文提出了一种基于庞特里亚金极小值的能量管理策略对目标船舶进行合理的功率分配。仿真结果表明:基于庞特里亚金极小值原理的能量管理策略能够优化船舶柴油机组原动机的工作状态,使其在比油耗较低的点工作。在该策略的控制下,航行工况内的柴油发电机组原动机平均比油耗为207.2 g/(kW·h),总燃油消耗量为204.1 kg。本文方法不仅对船舶减小燃油消耗具有积极的作用,同时对提高船舶运行经济性具有重要意义。

基于能量管理的长江船舶柴电混合动力系统设计与优化

本文以一艘长江散货船为研究对象,从柴电混合动力系统的优化与设计出发,基于模糊识别与优化控制理论,通过制定运行模式判别方法与动力分配优化控制策略构建柴电混合动力船舶的能量管理系统.结合长江复杂工况下的航段划分,以提高船舶经济性与绿色性为目标,开展基于能量管理的柴电混合动力系统设计方案评估与分段航速优化.在船舶往返航程内燃油消耗量与碳排放量最小的情况下,获得了柴电系统的最优选型设计方案以及各航段的最佳经济航速,实现了柴电动力能源经济高效的综合利用.

柴电混动舷外机飞轮转子一体化轴系试验及仿真

为了减小动力系统的体积,将电机的转子集成到发动机的飞轮上,可有效提高柴电混动舷外机的集成度,但会造成曲轴受力状态的变化。以某舷外机用柴电混动专用柴油机的飞轮转子一体化轴系为研究对象,基于曲轴单元建立有限元仿真模型,并通过曲轴应力试验结果对模型进行标定。对曲轴强度进行分析,得到爆发压力和转速对曲轴各特征点的载荷、应力和强度的影响规律,为提高柴电混动舷外机的曲轴可靠性提供理论参考和基础数据。

预热策略对柴电混合动力低温冷起动的影响

为探明预热进气、润滑油和冷却液的电耗特性,得到不同预热策略对混合动力柴油机低温冷起动的影响规律,首先,通过试验获得了工作介质预热电耗特性,并建立了工质预热电耗与预热温度的关系.然后,通过提取低温冷起动燃烧特征参数,建立了可以体现燃烧特征参数随循环变化的仿真模型.最后,利用仿真模型研究了预热进气、预热润滑油、预热冷却液及多种工作介质组合预热对低温冷起动的影响.结果表明:随着进气温度的上升,起动总时间逐渐减小,转速上升率稳步提升,平均有效指示压力(IMEP)显著增加;预热润滑油明显降低摩擦阻力矩,从而减小了电机拖动时间,而预热冷却液减小了散热损失从而使升速期IMEP显著增大.同等电耗下,多种工作介质组合预热策略能量损失系数小,升速期时,缸内IMEP较大,因而电机拖动时间短,转速上升率高,更有利于柴电混合动力系统低温快速起动.

船用柴电机组网络监控系统硬件在环仿真试验平台研究

根据船舶电站柴电机组网络监控系统的结构,利用MATLAB/xPCTarget实时仿真开发环境,构建了柴电机组网络监控系统硬件在环仿真试验平台。采用模块化的方法建立了涡轮增压柴电机组实时仿真模型。进行了柴电机组网络监控系统在环仿真试验。初步试验结果表明:该仿真平台能够实时和准确地模拟柴电机组的运行特性,为柴电机组网络监控系统的开发和测试提供了有效的试验环境。

渔船柴电混合动力系统油耗分析

为了探索海洋渔船推进系统的节油减排,以一艘安装有柴电混合动力系统,成功实现节能减排的金枪鱼延绳钓船为例,通过剖析柴电混合动力系统的结构,柴油机理论负荷特性,结合渔船实际使用情况,分析其节能原因。结果显示,渔船柴电混合动力系统在使用过程中,可根据工况需要,随意切换常规动力与电力推进系统;通过选择合理的主机工况,提高柴油机输出效率,降低柴油机油耗率;综合各种工况,能节油15%以上。研究表明,现阶段在金枪鱼延绳钓渔船上使用混合动力技术是可行的,能起到节能减排的作用。在核心技术不变的情况下,运用一些创新技术手段,如采用多机多桨拆分系统,赋予系统更高的智能调配作用,可以把混合动力系统推广到拖网渔船和围网渔船上。

水下机器人柴电动力系统可靠性研究

大型化是未来水下机器人发展的重要趋势,大排水量水下机器人多采用柴油机作为动力系统的动力源。本研究面向水下机器人柴电动力系统在设计过程中选用单套或双套柴油机组技术方案的问题,进行系统可靠性分析,对比单套柴油机组与双套柴油机组在不同工况下的系统可靠度。结果表明:巡航状态下双套柴油机组可靠度较单套柴油机组提高25%以上;高速航行状态下双套柴油机组可靠度较单套柴油机组降低最大可达31.2%;巡航状态与高速航行状态各占全部工作流程一半时,双套机组的系统可靠度与单套机组的系统可靠度相同。

36米多用途渔船柴电混合动力推进系统方案设计

为解决传统柴油机推进系统难以满足多用途拖网渔船工况多且复杂以及特殊水域噪音控制要求高的问题,本研究从安全节能环保的角度出发,研究团队研发设计出多用途渔船柴电混合动力推进系统。船舶采用柴油机和轴带异步发电/电动机结合的推进形式,采用双输入单输出齿轮箱,轴带异步电机既可由柴油发电机组供电,也可由锂电池组供电。常规航行工况时,主机为船舶正常航行提供动力的同时,冗余功率发电为锂电池组充电;捕捞起网工况时,主机单一为螺旋桨提供动力,锂电池组为船上其他用电设备提供动力;沿海专项和清理海蜇工况需要静音航行时,锂电池组为全船提供动力。与传统推进方式的渔船相比,该船推进系统的配置可以根据作业工况的需要灵活切换,既能满足长期航行和作业的续航力需求,又能实现近岸的低噪音零排放作业。

操纵柴电舵桨合一全回转推进系统船舶值得注意的问题

此文对柴电舵桨合一全回转推进系统从原理上进行分析,与常规有舵船进行对比讨论柴电舵桨合一全回转推进系统船舶的操纵性能,为柴电舵桨合一全回转推进系统船舶操纵提供参考。

新型柴电潜艇亮相,比“大洋黑洞”更黑 直击2005圣彼得堡海军展

2003年，俄罗斯在庆祝圣彼得堡建市300周年之际举办了第一届国际海军展，首届圣彼得堡海军展进行得非常成功，共吸引到了来自俄罗斯境内外的319家公司和组织。此外，与会的还有来自24个国家的26支代表团(法国派出了二支)。在首届海军展期间，共展出了19艘俄制和外国建造的各型舰艇。受到首届海军展成功的鼓舞，俄罗斯遂决定定期举办海军武器装备展，使其成为一个传统，

印度海军21世纪标准柴电潜艇最新新闻 神秘的“75号工程”驶向印度—— (鱼由)鱼级潜艇韩国露底

不依赖空气推进该系统使该潜艇水下续航时间长达17天以上,印度海军只要拥有3艘 这样的潜艇,就能对印度东西海岸实施战时24小时不间断威慑打击……

基于半物理模拟的柴电-燃联合动力系统控制策略

柴电-燃联合动力系统综合了船舶电力推进系统和机械推进系统的优点,可以满足船舶航行的多种需要。为了模拟研究该动力系统的控制策略,搭建了半物理模拟实验平台,并对推进模式进行了分析和讨论。设计了采用电机功率控制的推进系统控制策略,实验研究了船舶主要工况下的工作特性。为消除轴转速的稳态误差,设计了采用电机转速控制的推进系统控制策略,实验结果表明了其良好的工作特性。分析不同策略下的推进系统的表现,对比得出了各自的优缺点,可用于柴电-燃联合动力系统船舶推进控制策略的设计。

船舶柴电混合动力系统能量管理控制策略

为了使船舶在航行过程中动力推进系统处于最合理的工况下运行,以某船舶四机双桨混合动力推进系统为研究对象,对该系统的4种单机模式、6种PTI模式和2种并车模式的运行工况特点及其对应的能量流进行研究;提取船舶航行工况的特征参数并建立标准航行工况,运用所建立的航行工况模糊模式识别模型识别样本所属的航行工况,提出了基于工况识别的规则能量管理控制策略对船舶柴电混合动力推进系统能量进行统一管理和分配。在船舶航行过程中,利用上述方法实时对航行工况进行识别,从而通过切换离合器状态指令,使船舶在最优工况下航行以降低燃油消耗与减少排放。

船舶柴电混合动力系统Booster模式下的“柴-电”方式并车控制技术研究

在对典型柴电混合动力系统Booster工作模式和柴电并车方式进行介绍的基础上,着重对并车控制系统设计和"柴-电"方式的并车控制策略进行说明;针对某TBD234V6柴电混合动力系统,在AMESim平台上搭建了系统仿真模型,对并车控制策略以及时间速度阈值进行可行性分析,最后在TBD234V6柴电混合动力系统上进行试验验证,结果表明"柴-电"方式并车控制策略能有效地实现Booster模式下主机和轴带电机的柔性并车。

基于PMP的Plug-in柴电混合动力汽车油耗与排放最优控制策略

综合考虑电池和SCR催化器在低温环境下的工作特性,针对低温下温度对Plug-in柴电混合动力汽车性能的影响,提出最短时间控制和燃油消耗最少问题。以SCR起燃温度和电池正常工作温度时间最短为优化目标,以电池温度、电池荷电状态(State of Charge,SOC)和SCR催化器温度为状态变量,利用极小值原理求得最优控制策略。通过仿真对比规则控制策略,分析了在不同低温条件下基于庞特里亚金极小值原理(Pontryagin’s Minimum Principle,PMP)的最短时间和最少油耗与排放优化控制策略对整车油耗和排放的影响。

基于支持向量机的柴电混合动力故障诊断研究

对柴电混合动力系统级故障诊断进行了研究,利用仿真软件搭建了实时整车模型,并构建了基于支持向量机的柴电混合动力系统的诊断框架。采用一对一方法构建多分类器,故障识别准确率达到98%。构建了柴电混合动力系统故障诊断实时仿真平台,进行了基于支持向量机的柴电混合动力系统故障诊断实时仿真,验证了实时环境下基于支持向量机诊断算法能有效实现对混合动力系统多故障并发模式诊断。

船舶柴电混合动力系统轴带电机不同起动方式的仿真研究

柴电混合动力推进系统的电力推进(PTH)模式是将轴带电机作为电动机运行并单独驱动螺旋桨推进,作为紧急推进的一种有效方式,能加强船舶运行的可靠性。在切换至PTH模式时,轴带电机不能自启动,必须借助其他方式。应用AMESim软件,对船舶柴电混合动力系统进行建模并稳态校核,仿真计算PTH模式下轴带电机不同起动方式对系统性能的影响,研究轴带电机稳定起动的控制策略。仿真结果可为船舶柴电混合动力系统的设计提供参考和指导。

破冰船柴电混合动力系统优化设计及敏感性分析

[目的]针对极地破冰船的经济性和环保性要求,提出由柴油发电机组和储能电池组成的破冰船柴电混合动力系统。[方法]首先,基于冰载荷变化等级建立阻力模型,并采用反向建模法建立柴电混合动力系统的能量流模型;然后,以破冰船的年油耗量和生命周期总成本为优化目标,采用快速非支配排序遗传优化算法(NSGA-II)对动力系统设计参数进行优化,并基于优劣解距离法(TOPSIS)得到最优设计方案;最后,开展优化目标对7个设计参数的敏感性分析。[结果]仿真结果表明,柴电混合动力系统的最优设计方案比传统柴电推进系统节约了1.89%油耗,且纯电航行总里程占比为31.22%,但储能电池的引入降低了系统经济性。参数敏感性分析结果表明,2个优化目标对主机容量、电池组数量、电池荷电状态边界的敏感度较高,而对减速器减速比、电机转子体积和螺旋桨尺寸则相对不敏感。[结论]研究成果可为破冰船及柴电混合动力船舶的参数设计提供参考。

“黑洞”猎手:俄“拉达”级柴电潜艇

俄罗斯海军近几年的发展虽说不能用迅速来形容，但也是稳步前进，不断推陈出新，以潜艇装备为例，俄罗斯“红宝石”中央设计局相继推出了最新型的“北风之神”级弹道导弹战略核潜艇和“拉达”级柴电动力潜艇。

柴电混合动力调车机车动力系统设计

文中提出了一种柴电混合动力调车机车动力系统的设计方案。首先对柴电混合动力调车机车的工作原理及功率流动进行分析,然后参照东风系列内燃调车机车的运行工况对柴电混合动力调车机车的动力系统进行能量配置,基于MATLAB建立了柴油发电机组与动力电池系统仿真模型,根据调车机车运行工况进行仿真分析。针对不同体系、不同特性的动力电池,提出了3000 hp(2237 kW)柴电混合动力调车机车动力电池配置方案,并进行经济性对比分析。最终设计方案在降低燃油消耗量的同时,可大幅提升动力电池寿命周期内的经济效益。