本發(fā)明涉及一種基于小波-模糊邏輯的混合動(dòng)力船舶能量管理系統(tǒng)與控制方法，具體是一種根據(jù)船舶的實(shí)時(shí)功率需求，通過小波-模糊邏輯理論方法分析，從而合理分配燃料電池、蓄電池和超級(jí)電容三種能量源輸出的功率的管理與控制方法。

背景技術(shù)：

航運(yùn)是世界公認(rèn)的最為經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸手段之一，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要的作用，但隨著世界貿(mào)易量的增大，能源需求的增加，帶來的環(huán)境問題也日益突出。就目前清潔能源技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，以風(fēng)能、太陽能、核能以及燃料電池為代表的清潔能源已初步具備船舶上的應(yīng)用基礎(chǔ)，但僅利用風(fēng)能或太陽能等單一模式并非為最優(yōu)的應(yīng)用模式。根據(jù)船型結(jié)構(gòu)、航行區(qū)域和營(yíng)運(yùn)特點(diǎn)的不同，多種能源的綜合利用的混合動(dòng)力船舶技術(shù)已經(jīng)作為一個(gè)發(fā)展方向在船舶應(yīng)用領(lǐng)域掀起了新一輪的研究熱潮。

混合動(dòng)力船舶包含兩種或更多能量轉(zhuǎn)換裝置，或同一種裝置使用兩種或更多種燃料。當(dāng)混合能源系統(tǒng)結(jié)合在一起時(shí)，能克服單獨(dú)使用其中任何一種能源的固有局限性。但多個(gè)能量單元增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，如何使由多個(gè)能量單元構(gòu)成的混合動(dòng)力系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、高效的工作是混合動(dòng)力船舶的關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前在混合動(dòng)力能量管理策略方面的研究大多集中在是汽車領(lǐng)域，而在船舶混合動(dòng)力能量管理策略方面研究較少。針對(duì)混合動(dòng)力船舶推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性，其能量管理常用的方法大致分為三類：基于規(guī)則的能量管理策略、基于優(yōu)化控制的能量管理策略和基于智能控制算法的能量管理策略。其中，基于規(guī)則的控制算法可分為靜態(tài)邏輯門限控制算法；基于優(yōu)化控制的能量管理策略可分為瞬時(shí)優(yōu)化和全局優(yōu)化兩大類；基于智能控制算法的能量管理策略有基于模糊邏輯控制算法、小波算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。局優(yōu)化策略無法用于實(shí)時(shí)控制，但可以對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，全局優(yōu)化策略在控制過程中需提前知道航道和通航環(huán)境等基本信息，因此難度較大且計(jì)算量大。瞬時(shí)優(yōu)化策略最大的特點(diǎn)就是計(jì)算量大、成本高，該控制策略只能優(yōu)化瞬時(shí)的系統(tǒng)效率。邏輯門限制控制策略沒有經(jīng)過優(yōu)化處理，所以控制效果不理想。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于小波-模糊邏輯的混合動(dòng)力船舶能量管理系統(tǒng)與控制方法，通過模糊邏輯與小波變換得到各動(dòng)力源的實(shí)際輸出功率，當(dāng)蓄電池和超級(jí)電容充有足夠的電量時(shí)，fc系統(tǒng)輸出功率降低以節(jié)省燃料費(fèi)用；而當(dāng)電池和超級(jí)電容充電量較低時(shí)，fc系統(tǒng)輸出較多的功率以滿足整個(gè)系統(tǒng)的功率需求，從而實(shí)現(xiàn)在不損害船舶性能和部件壽命的前提下，合理分配各能量單元的功率輸出，實(shí)現(xiàn)各能量單元的工作性能優(yōu)化，同時(shí)減少功率損耗，促進(jìn)系統(tǒng)的整體性能、提高燃料的經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種基于小波-模糊邏輯的混合動(dòng)力船舶能量管理系統(tǒng)與控制方法，根據(jù)蓄電池、超級(jí)電容、燃料電池的soc值和船舶功率需求來給燃料電池、蓄電池和超級(jí)電容三種能量源分配功率輸出的方法，從而實(shí)現(xiàn)各能量單元的工作性能優(yōu)化。

本發(fā)明采用以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的一種基于小波-模糊邏輯的混合動(dòng)力船舶能量管理系統(tǒng)與控制方法包括：

一種基于小波-模糊邏輯的混合動(dòng)力船舶能量管理系統(tǒng)，其特征在于，包括能源系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)采集裝置；其中，

所述能源系統(tǒng)包括

燃料電池模塊：船舶主電源，燃料電池輸出的電能通過單向dc/dc中電壓控制單元變壓后給直流母線供電，同時(shí)通過雙向dc/dc給鋰電池和超級(jí)電容進(jìn)行充電。

蓄電池模塊：船舶備用和啟動(dòng)電源，為燃料電池正常啟動(dòng)提供所需裝置提供能量；在緊急情況時(shí)由鋰離子電池作為應(yīng)急電源，承擔(dān)全船緊急供電需求，從而增強(qiáng)混合動(dòng)力系統(tǒng)的可靠性。

超級(jí)電容模塊，船舶補(bǔ)償電源，承擔(dān)動(dòng)力系統(tǒng)中高頻變化的功率需求，并當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)功率需求大且頻率快時(shí)，承擔(dān)峰值電流輸出，起到削峰填谷的作用，使燃料電池平緩的提供能量。

能量管理系統(tǒng)采集裝置包括：

采集控制模塊：采集燃料電池的輸出電壓、電流，鋰電池的輸出電壓、電流、荷電狀態(tài)，超級(jí)電容的電壓、荷電狀態(tài)及直流母線的電壓、電流，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)，并得到的船舶總的功率需求。為能量管理系統(tǒng)的智能算法的運(yùn)算、處理提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)這些數(shù)據(jù)也會(huì)實(shí)時(shí)傳送到船舶控制臺(tái)的相關(guān)界面上，供控制臺(tái)工作人員了解船舶運(yùn)行情況；

小波轉(zhuǎn)換模塊：根據(jù)采集控制模塊采集的數(shù)據(jù)得到的船舶總的功率需求，通過小波變換將得到高、中、低三個(gè)不同頻率段的功率需求，根據(jù)混合動(dòng)力系統(tǒng)特性，低頻分量對(duì)應(yīng)的功率為燃料電池的參考輸入功率，中頻分量對(duì)應(yīng)的功率則為蓄電池的參考輸入功率，高頻分量對(duì)應(yīng)的功率為超級(jí)電容的參考輸入功率，得到三個(gè)輸出量：燃料電池參考功率需求、蓄電池參考功率需求、超級(jí)電容參考功率需求。

模糊邏輯控制模塊：將總的功率需求、蓄電池的荷電狀態(tài)、超級(jí)電容的荷電狀態(tài)作為輸入量送入模糊控制器，經(jīng)過模糊化，模糊推理，解模糊得到準(zhǔn)確輸入量，得到模糊規(guī)則。

模糊規(guī)則制定：船舶正常航行時(shí)，按船舶當(dāng)前功率需求分為三種工作模式，分別是

工作模式一：燃料電池作為主動(dòng)力源，超級(jí)電容及蓄電池作為被充電元件；

工作模式二：燃料電池做主動(dòng)力源，所述超級(jí)電容及蓄電池中其一作為輔助動(dòng)力源；

工作模式三：燃料電池、蓄電池超級(jí)電容共同作為動(dòng)力源。

在上述的一種基于小波-模糊邏輯的混合動(dòng)力船舶能量管理系統(tǒng)，所述采集控制模塊包括電壓傳感器、直流電流傳感器、霍爾傳感器、can總線、plc控制器、模糊邏輯控制器，采集控制步驟包括：

plc控制器及相應(yīng)傳感器：所述plc控制器和相應(yīng)傳感器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)船舶運(yùn)行狀態(tài)和電源供電系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并送至上位機(jī)，所述傳感器包括電壓傳感器、直流電流傳感器、霍爾傳感器；

上位機(jī)以及下位機(jī)：上位機(jī)接收plc控制器采集的數(shù)據(jù)，下位機(jī)通過uart串口將電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速、gps傳感器信號(hào)、燃料電池、蓄電池、超級(jí)電容及母線上電壓電流、供給功率及電池剩余電量數(shù)據(jù)發(fā)送至工控機(jī)；

工控機(jī)：接收下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)解壓整理，提取出驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和相關(guān)電參量，連同gps模塊采集的船舶航行數(shù)據(jù)送至模糊邏輯控制器；

模糊邏輯控制器：利用模糊邏輯控制算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，制定相關(guān)的控制策略與控制命令發(fā)送至plc控制器，由plc控制各個(gè)動(dòng)力源的工作狀態(tài)和功率輸出值。

一種基于小波-模糊邏輯的混合動(dòng)力船舶能量管理控制方法，其特征在于，包括：

步驟1，獲得三種能量源初步參考功率需求，通過小波變換將船舶所需實(shí)時(shí)功率分解為高、中、低三種不同頻段的功率分別對(duì)應(yīng)超級(jí)電容、蓄電池和燃料電池三種能量源；具體是采用haar小波基，基于公式：

將采集控制模塊所得到船舶總的功率需求p1，通過小波變換被分解為高頻和低頻功率信號(hào)，再將低頻功率信號(hào)依次由高通濾波器和低通濾波器分解。經(jīng)過二次分解后，需求功率被分解為高頻信號(hào)x1、x2、x3及低頻信號(hào)x0。根據(jù)混合動(dòng)力系統(tǒng)特性，將低頻信號(hào)分配給燃料電池和蓄電池,其參考輸出功率分別為

pref_fc＝0.6x0(n)

pref_bat＝0.4x0(n)

將高頻信號(hào)分配給超級(jí)電容，其參考輸出功率為

pref_uc＝x1+x2+x3

得到三個(gè)輸出量：燃料電池初步參考功率需求pref_fc、蓄電池初步參考功率需求pref_bat、超級(jí)電容初步參考功率需求pref_uc。

然后編寫模糊控制器獲得蓄電池和超級(jí)電容能量的模糊參考輸出功率pfuzzy_bat和pfuzzy_uc。

步驟2，：模糊化。通過模糊邏輯控制模塊將根據(jù)權(quán)利要求1所述采集控制模塊所得到的船舶總功率需求p1和蓄電池的荷電狀態(tài)socbat、超級(jí)電容的荷電狀態(tài)socuc通過瑪達(dá)尼控制推理方法模糊化，并選用合適的隸屬度函數(shù)進(jìn)行對(duì)論域的劃分。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)選取隸屬度函數(shù)。其中，由于三角形隸屬度函數(shù)與梯形隸屬度函數(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，適用于工程，所以蓄電池模糊控制輸出功率pfuzzy_bat和超級(jí)電容模糊控制參考輸出功率pfuzzy_uc采用了三角形隸屬度函數(shù)和梯形隸屬度函數(shù)外，其他三個(gè)變量都采用三角形隸屬度函數(shù)。在matlab仿真環(huán)境中建立系統(tǒng)仿真模型，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果調(diào)試隸屬度函數(shù)的參數(shù)。具體如下：

將蓄電池荷電狀態(tài)socbat分為：l(低)為’trimf’,[al1al2al3]、m(中)為’trimf’,[am1am2am3]、h(高)為trimf’,[ah1ah2ah3]三個(gè)模糊集合；

將超級(jí)電容荷電狀態(tài)socuc分為：l(低)為’trimf’,[bl1bl2bl3]、m(中)為’trimf’,[bm1bm2bm3]、h(高)為’trimf’,[bh1bh2bh3]三個(gè)模糊集合；

將總功率需求分為：s(小)為’trimf’,[cs1cs2cs3]、m(中)為’trimf’,[cm1cm2cm3]、b(大)為’trimf’,[cb1cb2cb3]三個(gè)模糊集合；

將蓄電池的模糊控制輸出功率pfuzzy_bat和超級(jí)電容模糊輸出功率pfuzzy_uc分為：nb(反向大)為’trapmf’,[dnb1dnb2dnb3dnb4]、nm(反向中)為’trapmf’,[dnm1dnm2dnm3dnm4]、ns(反向小)為’trapmf’,[dns1dns2dns3dns4]、z(雙向趨于0)為’trimf’,[dz1dz2dz3dz4]、ps(正向小)為’trapmf’,[dps1dps2dps3dps4]、pm(正向中)為’trapmf’,[dpm1dpm2dpm3dpm4]、pb(正向大)為’trapmf’,[dpb1dpb2dpb3dpb4]七個(gè)模糊集合。

步驟3：根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性設(shè)立規(guī)則庫(kù)：船舶功率需求為p1，燃料電池輸出功率為pfc,蓄電池輸出功率為pbat，超級(jí)電容輸出功率為puc,能量控制規(guī)則如下：

控制規(guī)則a.當(dāng)p1處于模糊子集小時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入工作模式一，此時(shí)pfc＝p1-pbat-puc，此時(shí)超級(jí)電容及蓄電池處于充電狀態(tài)，且優(yōu)先給超級(jí)電容充電；

控制規(guī)則b.當(dāng)p1處于模糊子集中時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入工作模式二，此時(shí)p1＝pfc+puc或p1＝pfc+pbat，燃料電池與超級(jí)電容或蓄電池中soc處于模糊子集大的一方混合供電；

控制規(guī)則c.當(dāng)p1處于模糊子集大時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入工作模式三，此時(shí)p1＝pfc+puc+pbat，三種動(dòng)力源混合供電；

本發(fā)明采用“if-then”語句表達(dá)具體模糊規(guī)則，所述具體規(guī)則參考圖6及圖7

步驟4：去模糊化得到所需的控制輸出量燃料電池的功率要求、蓄電池的功率要求、超級(jí)電容的電壓要求。其中去模糊化采用面積重心法，即將描述輸出模糊集合的隸屬度函數(shù)曲線與橫坐標(biāo)所圍成的面積的均分點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的論域元素作為判決結(jié)果，公式為

式中v0解模糊化后的精確值，v為輸入變量，f(v)為隸屬度函數(shù)，αh為相應(yīng)隸屬度函數(shù)上限，αl為相應(yīng)隸屬度函數(shù)下限。

根據(jù)以上所述，可以得到各模糊量去模糊化后的精確值：

蓄電池荷電狀態(tài)：式中socbat為蓄電池剩余電量值，fl(socbat)為l(低)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)，αh1為l(低)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)上限，αl1為相應(yīng)隸屬度函數(shù)下限。同理可得m(中)＝a2，h(高)＝a3；

超級(jí)電容荷電狀態(tài)：式中socuc為超級(jí)電容剩余電量值，fl(socuc)為l(低)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)，αh2為l(低)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)上限，αl2為相應(yīng)隸屬度函數(shù)下限。同理可得m(中)＝b2，h(高)＝b3；

參考功率需求：式中p1為船舶功率需求，fs(p1)為s(小)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)，αh3為s(小)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)上限，αl3為s(小)相應(yīng)隸屬度函數(shù)下限。同理可得m(中)＝c2，b(大)＝c3；

蓄電池模糊控制輸出功率：式中pbat為蓄電池輸出功率，fnb(pbat)為nb(反向小)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)，αh4為nb(反向小)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)上限，αl4為nb(反向小)相應(yīng)隸屬度函數(shù)下限。同理可得nm(反向中)＝d2，ns(反向小)＝d3，z(雙向趨于0)＝d4，ps(正向小)＝d5，pm(正向中)＝d6，pb(正向大)＝d7；

超級(jí)電容模糊控制輸出功率：式中puc為蓄電池輸出功率，fnb(puc)為nb(反向小)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)，αh5為nb(反向小)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)上限，αl5為nb(反向小)相應(yīng)隸屬度函數(shù)下限。同理可得nm(反向中)＝e2，ns(反向小)＝e3，z(雙向趨于0)＝e4，ps(正向小)＝e5，pm(正向中)＝e6，pb(正向大)＝e7；

將根據(jù)模糊規(guī)則推斷的結(jié)果根據(jù)以上規(guī)則去模糊化后即可值即為蓄電池的模糊控制輸出功率pfuzzy_bat和超級(jí)電容模糊輸出功率pfuzzy_uc

步驟五：小波變換得到的蓄電池和超級(jí)電容參考功率輸出與模糊控制得到的燃料電池和超級(jí)電容的參考功率輸出調(diào)節(jié)量的差，作為最終的功率輸出值，即

pbat＝pref_bat-pfuzzy_bat

puc＝pref_uc-pfuzzy_uc

燃料電池輸出功率可由小波變換得到的燃料電池參考功率輸出與模糊控制輸出量的差得出，即：

pfc＝pref_fc-pfuzzy_bat-pfuzzy_uc。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明有如下的有益效果：1、本發(fā)明的基于小波-模糊邏輯控制策略對(duì)變化的瞬時(shí)信號(hào)捕捉能力強(qiáng)，可以將高頻信號(hào)、中頻信號(hào)和低頻信號(hào)從所采集的信號(hào)中分離出來，且根據(jù)具體的航行工況不需要依賴被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型可進(jìn)行調(diào)整，使控制的靈活性和可靠性得到很大提高；2、本發(fā)明采用的能量管理策略在模糊邏輯的基礎(chǔ)上，采用小波變換對(duì)負(fù)載功率需求信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。滿足船舶負(fù)載所需功率的同時(shí)，降低功率需求瞬態(tài)變化對(duì)各能量源的不良影響，通過對(duì)蓄電池、超級(jí)電容充放電合理有效的管理，延長(zhǎng)燃料電池、蓄電池使用壽命，減少燃料消耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電力系統(tǒng)構(gòu)架圖。

圖2為本發(fā)明的能量管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明的模擬船舶功率需求信號(hào)及經(jīng)小波分解后的信號(hào)。

圖4為本發(fā)明的模糊邏輯控制結(jié)構(gòu)圖。

圖5為本發(fā)明的能量管理控制方法示意圖。

圖6為燃料電池輸出功率規(guī)則表。

圖7為蓄電池輸出功率規(guī)則表。

具體實(shí)施方式：

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的手段、目的以及最終的效果易于明白了解，以下將結(jié)合圖示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的說明。

圖中，1-1能量管理系統(tǒng)；1-2燃料電池：1-3蓄電池；1-4超級(jí)電容；1-5單向dc/dc轉(zhuǎn)換器；1-6雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器；1-7雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器；1-8直流母線；1-9dc/ac逆變器；1-10電力推進(jìn)裝置；2-1顯示器；2-2鍵盤和鼠標(biāo)；2-3工控機(jī)；2-4網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；2-5can口擴(kuò)展卡；2-6數(shù)字量i/o模塊；2-7模擬量i/o模塊；2-8按鈕；2-9指示燈；2-10指示燈；2-11燃料電池；2-12蓄電池；2-13超級(jí)電容；2-14推進(jìn)電機(jī)；2-15plc控制器；2-16dc/dc轉(zhuǎn)換器；2-17dc/dc轉(zhuǎn)換器；2-18dc/dc轉(zhuǎn)換器

一種混合動(dòng)力船舶電力系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示，實(shí)線箭頭方向?yàn)槟芰苛鲃?dòng)方向。

(1)能源系統(tǒng)。包括燃料電池1-2最大功率為1.5kw，通過單向dc/dc轉(zhuǎn)換器1-5與直流母線1-8相連；蓄電池1-3容量為1.65kwh，通過雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器1-6與直流母線1-8相連；超級(jí)電容1-4共兩組，總?cè)萘繛?.106kwh，通過雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器1-7與直流母線1-8相連。

(2)能源管理系統(tǒng)，能量管理系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖2所示，當(dāng)船舶運(yùn)行工況發(fā)生變化時(shí)，管理系統(tǒng)下位機(jī)通過plc及相關(guān)傳感器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)2-11燃料電池、2-12蓄電池、2-13超級(jí)電容及2-14推進(jìn)電機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過2-10模擬量i/o模塊上傳至can總線，經(jīng)2-5can口擴(kuò)展卡將電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速、燃料電池、蓄電池、超級(jí)電容及母線上電壓電流、供給功率及電池剩余電量等數(shù)據(jù)上傳至2-4網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，通過以太網(wǎng)送至2-3工控機(jī)。工控機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件將其解壓整理，提取出驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和相關(guān)電參量，連同gps模塊采集的船舶航行數(shù)據(jù)利用模糊邏輯控制算法對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)制定的模糊控制規(guī)則制定相關(guān)的控制命令發(fā)送至plc控制器2-15，由plc分別通過2-16dc/dc變換器，2-17dc/dc變換器、2-18dc/dc變換器控制燃料電池、蓄電池、超級(jí)電容的工作狀態(tài)和功率輸出值。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種基于小波-模糊邏輯的混合動(dòng)力船舶能源管理控制方法，包括以下步驟：

(1)獲得三種能量源初步參考功率需求：本發(fā)明采用haar小波基。相比于其它常見的小波，haar小波的母函數(shù)具有在時(shí)域中的濾波跨度最短，小波變換與其逆變換相同的優(yōu)點(diǎn)。haar小波表達(dá)式為：

將船舶總的功率需求p-requirement，通過小波變換將得到三個(gè)不同頻率段的功率需求，根據(jù)混合動(dòng)力系統(tǒng)特性，將低頻信號(hào)通過小波變換合理配置給燃料電池，將中頻信號(hào)分配給蓄電池，將高頻信號(hào)分配給超級(jí)電容，得到三個(gè)輸出量：燃料電池初步參考功率需求(pref_fc)、蓄電池初步參考功率需求(pref.bat)、超級(jí)電容初步參考功率需求(pref.uc)。

原始功率信號(hào)及通過小波分解獲得的參考功率如圖3所示：

(2)獲得三種能量源實(shí)際參考輸出功率：如圖3所示，通過模糊邏輯控制模塊將三部分初步參考功率需求和蓄電池的荷電狀態(tài)、超級(jí)電容的荷電狀態(tài)通過模糊化、規(guī)則運(yùn)算、去模糊化得到所需的控制輸出量燃料電池的功率要求(power.fc)、蓄電池的功率要求(power.bat)、超級(jí)電容的電壓要求(u.uc)，然后由小波得到的參考功率需求和模糊邏輯得到的歸一化的功率需求的乘積，作為燃料電池和蓄電池的實(shí)際參考功率需求。

(3)制定隸屬度函數(shù)：將soc-bat(蓄電池荷電狀態(tài))分為l(低)、m(中)、h(高)三個(gè)模糊集合；將soc-uc(超級(jí)電容荷電狀態(tài))分為l(低)、m(中)、h(高)三個(gè)模糊集合；將p_requirement(總功率需求)分為s(小)、m(中)、b(大)三個(gè)模糊集合；將p-bat(蓄電池輸出功率)分為nb(反向大)、nm(反向中)、ns(反向小)、z(雙向趨于0)、ps(正向小)、pm(正向中)、pb(正向大)七個(gè)模糊集合；將p-fc(燃料電池輸出功率)分為s(小)、m(中)、b(大)三個(gè)模糊集合。

(4)制定模糊規(guī)則：如圖4所示，船舶正常航行時(shí)，按船舶當(dāng)前功率需求分為三種工作模式：所述燃料電池作為主動(dòng)力源，所述超級(jí)電容及蓄電池作為被充電元件，該工況為工作模式一；所述燃料電池做主動(dòng)力源，所述超級(jí)電容及蓄電池中其一作為輔助動(dòng)力源，該工況為工作模式二；所述燃料電池、蓄電池超級(jí)電容共同作為動(dòng)力源，該工況為工作模式三。所述船舶功率需求為p1，所述燃料電池輸出功率為pfc,所述蓄電池輸出功率為pbat，所述超級(jí)電容輸出功率為puc,能量控制規(guī)則如下：

a.當(dāng)p1處于模糊子集小時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入工作模式一，此時(shí)pfc＝p1－pbat－puc，此時(shí)超級(jí)電容及蓄電池處于充電狀態(tài)，且優(yōu)先給超級(jí)電容充電；

b.當(dāng)p1處于模糊子集中時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入工作模式二，此時(shí)p1＝pfc+puc(或pbat)，燃料電池及超級(jí)電容與蓄電池中soc處于模糊子集大的一方混合供電；

c.當(dāng)p1處于模糊子集大時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入工作模式三，此時(shí)p1＝pfc+puc+pbat，三種動(dòng)力源混合供電；

以上僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此。任何以本發(fā)明為基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)基本相同的技術(shù)效果，所作出地簡(jiǎn)單變化、等同替換或者修飾等，皆涵蓋于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。