專利名稱：船舶用發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制船舶主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
在船舶主機(jī)的調(diào)速器控制中，廣泛采用把螺旋槳旋轉(zhuǎn)數(shù)(主機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù))維持為一定值的PID控制。另外，為了防止空轉(zhuǎn)時(shí)的過旋轉(zhuǎn)，也已知根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的模擬模型變更PID控制參數(shù)的構(gòu)成(專利文獻(xiàn)I)專利文獻(xiàn)I :日本特開平8-200131號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問題)在專利文獻(xiàn)I中，雖然提出了通過模擬來預(yù)測(cè)由干擾引起的旋轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)，從而變更PID控制參數(shù)，但是，并沒有采用對(duì)應(yīng)老化性的船體阻力的增加、螺旋槳效率的降低、發(fā)動(dòng)機(jī)性能的惡化等來變更控制的構(gòu)成。本發(fā)明的目的是進(jìn)行配合船舶的老化的效率出色的主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。(解決技術(shù)問題的技術(shù)方案)本發(fā)明的船舶用發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于具備控制部，控制船舶的主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；觀測(cè)器，將包括主機(jī)以及船體的船舶作為控制對(duì)象，將來自控制部的操作量作為輸入；修正單元，由觀測(cè)器推定控制對(duì)象的受到老化影響的物理量，根據(jù)物理量的老化前的值和老化后的值，變更控制部的控制參數(shù)。優(yōu)選的是，修正單元根據(jù)物理量的老化前的值和老化后的值，將觀測(cè)器的模擬器變更成與老化后的控制對(duì)象相對(duì)應(yīng)的數(shù)值模型。由此，能夠更加正確地推定控制對(duì)象的老化。并且，優(yōu)選的是，船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置具備記錄物理量的老化前的值的存儲(chǔ)器，修正單元根據(jù)記錄在該存儲(chǔ)器中的物理量的值和老化后所推定的物理量的值，進(jìn)行控制參數(shù)的變更。物理量例如是船速，修正單元對(duì)應(yīng)老化前后的船速之差來變更控制參數(shù)。控制部例如進(jìn)行PID控制，上述船速差越大，修正單元將P增益以及/或者D增益變更為越大的值。并且，例如上述船速差越大，修正單元將I增益變更為越小的值。并且，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置中，例如檢測(cè)主機(jī)的旋轉(zhuǎn)數(shù)，并反饋到觀測(cè)器。本發(fā)明的船舶，其特征在于具備上述發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。本發(fā)明的船舶用發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于，在將包括主機(jī)以及船體的船舶作為控制對(duì)象并將來自控制主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的控制部的操作量作為輸入的觀測(cè)器中，推定控制對(duì)象的受到老化影響的物理量，根據(jù)物理量的老化前的值和老化后的值，變更控制主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的控制部的控制參數(shù)。(發(fā)明的效果)依據(jù)本發(fā)明，能夠進(jìn)行配合船舶的老化的高效率的主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖I是示出作為本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的構(gòu)成的框圖。圖2是示出控制對(duì)象與觀測(cè)器的關(guān)系的框圖。符號(hào)說明10 :控制對(duì)象11 :控制部(PID運(yùn)算部)12 :觀測(cè)器
13:存儲(chǔ)器14 :修正運(yùn)算部。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖I是示出作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的船舶用發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的構(gòu)成的控制框圖?？刂茖?duì)象10包括主機(jī)、螺旋槳、船體等，調(diào)速器指令u從控制部11提供給主機(jī)。控制部11例如是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)數(shù)一定的PID控制的調(diào)速器。另外，在主機(jī)的輸出軸(未圖示)上，設(shè)置計(jì)測(cè)主機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)數(shù)Ne的傳感器(未圖示)，實(shí)際旋轉(zhuǎn)數(shù)Ne負(fù)反饋到控制部11的輸入側(cè)。即，在控制部11中輸入目標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)No與實(shí)際旋轉(zhuǎn)數(shù)Ne的偏差，經(jīng)過PID運(yùn)算而輸出調(diào)速器指令U。另外，本實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置具備把控制對(duì)象10進(jìn)行數(shù)值模型化的觀測(cè)器12。圖2是示出控制對(duì)象10與觀測(cè)器12的詳細(xì)關(guān)系的框圖。如圖2所示，觀測(cè)器12以調(diào)速器指令u為輸入，把旋轉(zhuǎn)數(shù)N或者船速(對(duì)水船速)V等作為狀態(tài)變量。在本實(shí)施方式 中，由于計(jì)測(cè)實(shí)際旋轉(zhuǎn)數(shù)Ne，因此在觀測(cè)器12中，實(shí)際旋轉(zhuǎn)數(shù)Ne與作為模擬器的輸出的旋轉(zhuǎn)數(shù)Nm之差被反饋到模擬器，推定各狀態(tài)變量。另外，圖2的A、B、C、K是在各變量中起作用的運(yùn)算符。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置具備存儲(chǔ)器13和修正運(yùn)算部14。修正運(yùn)算部14使用來自觀測(cè)器12的輸出和保存在存儲(chǔ)器13中的數(shù)據(jù)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)實(shí)際船舶的老化而修正控制部11的控制參數(shù)的修正量。在本實(shí)施方式中，由于控制部11進(jìn)行PID控制，因此成為修正對(duì)象的控制參數(shù)是PID增益，控制部11的PID增益根據(jù)由修正運(yùn)算部14計(jì)算出的修正量進(jìn)行更新。在存儲(chǔ)器13中記錄前一次控制參數(shù)更新時(shí)由觀測(cè)器12計(jì)算出的船速Vmo。接著，當(dāng)進(jìn)行控制參數(shù)的更新時(shí)，在與計(jì)算出船速Vmo時(shí)相同的條件下，例如，使旋轉(zhuǎn)數(shù)或者燃料投入量成為與前一次相同的值，使船舶航行，由觀測(cè)器計(jì)算出當(dāng)前的船速Vm。在運(yùn)算部14 中，輸入由觀測(cè)器12推定的當(dāng)前的船速Vm和儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器13中的過去的船速Vmo，根據(jù)這些值，計(jì)算出控制部11的控制參數(shù)的修正量。由于老化，船體阻力增大，螺旋槳效率降低，因此即使海象或者燃料供給量相同，船速也比前一次更新時(shí)(例如新制造時(shí))慢。從而，由觀測(cè)器12推定的當(dāng)前船速Vm比過去的船速Vmo慢。
在修正運(yùn)算部14中，例如，過去的船速Vmo與當(dāng)前的船速Vm之差(Vmo — Vm)作為修正量被計(jì)算出，在控制部11中，(Vmo — Vm)的值越大，P增益、D增益被設(shè)定為越大，并且/或者I增益被設(shè)定為越小。即，由于如果發(fā)生老化，則船體阻力增大，螺旋槳效率降低，因此為了得到與新制造時(shí)相同的響應(yīng)性，需要取得差(Vmo — Vm)的值越大，P以及/或者D的增益越大。例如，P、D的增益與(Vmo - Vm)的增大成比例增大，I增益成反比例減小。另外，這時(shí)在修正運(yùn)算部14中，根據(jù)輸入的Vmo、Vm，對(duì)于觀測(cè)器12中的狀態(tài)方程式，也配合控制對(duì)象的老化來進(jìn)行修正，觀測(cè)器12的模擬器(數(shù)值模型)被更新為與當(dāng)前的控制對(duì)象相對(duì)應(yīng)。例如，將(N、V) t作為以旋轉(zhuǎn)數(shù)N以及速度V為成分的狀態(tài)矢量(t表示轉(zhuǎn)置)，將(N’，V’ V作為與(N，V) t的時(shí)間有關(guān)的一階微分，將調(diào)速器指令u作為輸入，同時(shí)，將在狀態(tài)矢量(N，V) t和輸入u中分別運(yùn)算的2X2矩陣、2X I矩陣的元素作為{AJ ,(Bi),當(dāng)將系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(一部分)表不為
[數(shù)I ]

權(quán)利要求
1.一種船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于具備 控制部，控制船舶的主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)； 觀測(cè)器，將包括所述主機(jī)以及船體的船舶作為控制對(duì)象，將來自所述控制部的操作量作為輸入； 修正單元，由所述觀測(cè)器推定所述控制對(duì)象的受到老化影響的物理量，根據(jù)所述物理量的老化前的值和老化后的值，變更所述控制部的控制參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述修正單元根據(jù)所述物理量的老化前的值和老化后的值，將所述觀測(cè)器的模擬器變更成與老化后的控制對(duì)象相對(duì)應(yīng)的數(shù)值模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備記錄所述物理量 的老化前的值的存儲(chǔ)器，所述修正單元根據(jù)記錄在所述存儲(chǔ)器中的所述物理量的值和老化后所推定的所述物理量的值，進(jìn)行所述控制參數(shù)的變更。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述物理量是船速，所述修正單元對(duì)應(yīng)所述老化前后的船速之差來變更所述控制參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述控制部進(jìn)行PID控制，所述差越大，所述修正單元將P增益以及/或者D增益變更為越大的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5中任一項(xiàng)所述的船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述控制部進(jìn)行PID控制，所述差越大，所述修正單元將I增益變更為越小的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，檢測(cè)所述主機(jī)的旋轉(zhuǎn)數(shù)，并反饋到所述觀測(cè)器。
8.一種船舶，其特征在于，具備權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。
9.一種船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于，在將包括主機(jī)以及船體的船舶作為控制對(duì)象并將來自控制所述主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的控制部的操作量作為輸入的觀測(cè)器中，推定所述控制對(duì)象的受到老化影響的物理量，根據(jù)所述物理量的老化前的值和老化后的值，變更控制所述主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的控制部的控制參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種船舶用發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置以及方法。設(shè)置將包括船體、主機(jī)、螺旋槳的控制對(duì)象(10)進(jìn)行模擬的觀測(cè)器(12)。將來自用于控制主機(jī)的控制部(11)的調(diào)速器指令(u)作為觀測(cè)器(12)的輸入。將主機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)數(shù)(Ne)反饋到觀測(cè)器(12)。將在觀測(cè)器(12)中推定的老化前的船速(Vmo)保存在存儲(chǔ)器(13)中。在老化后，根據(jù)由觀測(cè)器(12)推定的船速(Vm)與老化前的船速(Vmo)之差，修正控制參數(shù)。
文檔編號(hào)F02D45/00GK102803693SQ20118001489
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者宮田淳也, 稻見昭一, 辻康之 申請(qǐng)人:三井造船株式會(huì)社