本發(fā)明涉及執(zhí)行器控制，特別涉及應(yīng)用于船舶電動(dòng)控制閥執(zhí)行器的智能控制方法。

背景技術(shù)：

1、在船舶運(yùn)行過程中，各種流體如燃油的輸送和控制至關(guān)重要；電動(dòng)控制閥執(zhí)行器用于控制這些流體管道中的閥門開度，從而實(shí)現(xiàn)流量、壓力等參數(shù)的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。

2、而現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用于船舶電動(dòng)控制閥執(zhí)行器的智能控制方法還存在以下不足：

3、缺乏對(duì)流體壓力和閥門開度值的有效整合與實(shí)時(shí)監(jiān)測，導(dǎo)致無法及時(shí)獲取全面運(yùn)行狀態(tài)信息，同時(shí)，對(duì)于流體壓力的評(píng)估不夠精準(zhǔn)和全面，未能充分結(jié)合船舶主機(jī)的運(yùn)行工況進(jìn)行綜合分析，導(dǎo)致后續(xù)控制的準(zhǔn)確性和智能化程度不高。

4、為此，推出應(yīng)用于船舶電動(dòng)控制閥執(zhí)行器的智能控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供應(yīng)用于船舶電動(dòng)控制閥執(zhí)行器的智能控制方法，以解決上述背景技術(shù)提出的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：應(yīng)用于船舶電動(dòng)控制閥執(zhí)行器的智能控制方法，包括：

3、數(shù)據(jù)采集：利用預(yù)先布設(shè)的傳感器以設(shè)定的采樣頻率采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至船舶控制中心；其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括流體壓力和閥門開度值；

4、數(shù)據(jù)分析：船舶控制中心接收采集的流體壓力并進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理完成后對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中的流體壓力進(jìn)行綜合評(píng)估，從而得到指數(shù)差ki和壓力變化指數(shù)fc，其中i=1或2，基于指數(shù)差ki和壓力變化指數(shù)fc的結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)至執(zhí)行器；

5、控制閥門：執(zhí)行器接收生成的調(diào)節(jié)信號(hào)并進(jìn)行解析，從而得到當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)閥門的目標(biāo)開度值，并將閥門的開度調(diào)節(jié)至目標(biāo)開度值；

6、異常評(píng)估：調(diào)節(jié)完成后，測量并獲取當(dāng)前閥門的實(shí)際開度值，并與調(diào)節(jié)信號(hào)所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)開度值進(jìn)行比對(duì)，若比對(duì)結(jié)果顯示不一致，則觸發(fā)異常信令并執(zhí)行相應(yīng)的步驟。

7、在一些實(shí)施例中，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中的流體壓力進(jìn)行綜合評(píng)估，具體為：

8、s1：在到達(dá)設(shè)定的采樣頻率后，采集設(shè)定時(shí)間段內(nèi)燃油系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的流體壓力；提取設(shè)定時(shí)間段內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)燃油系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的流體壓力值，然后對(duì)設(shè)定時(shí)間段內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)燃油系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的流體壓力值求取均值，得到設(shè)定時(shí)間段內(nèi)燃油系統(tǒng)的壓力評(píng)估值；

9、分別預(yù)設(shè)壓力評(píng)估值所對(duì)應(yīng)的各組范圍區(qū)間，設(shè)定每組范圍區(qū)間分別對(duì)應(yīng)一個(gè)壓力指數(shù)；將設(shè)定時(shí)間段內(nèi)燃油系統(tǒng)的壓力評(píng)估值與對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)的范圍區(qū)間進(jìn)行匹配，從而得到對(duì)應(yīng)的壓力指數(shù)；

10、獲取當(dāng)前船舶主機(jī)的運(yùn)行工況，設(shè)定不同運(yùn)行工況分別對(duì)應(yīng)一個(gè)理想壓力指數(shù)；得到當(dāng)前船舶主機(jī)所對(duì)應(yīng)的理想壓力指數(shù)。

11、在一些實(shí)施例中，得到指數(shù)差ki的具體步驟為：

12、s2：將設(shè)定時(shí)間段內(nèi)燃油系統(tǒng)的壓力指數(shù)與理想壓力指數(shù)進(jìn)行比對(duì)，若比對(duì)結(jié)果顯示相同，則獲取當(dāng)前閥門開度值，作為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)值；若比對(duì)結(jié)果顯示不同，則進(jìn)一步計(jì)算壓力指數(shù)和理想壓力指數(shù)之間的差值，得到指數(shù)差k1或k2，將壓力指數(shù)和理想壓力指數(shù)分別標(biāo)記為u1和u2，若u1＞u2，則通過u1-u2得到k1，若u1＜u2，則通過u2-u1得到k2；

13、識(shí)別當(dāng)前壓力指數(shù)和理想壓力指數(shù)之間的指數(shù)差；若指數(shù)差為k1，則從預(yù)先構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中提取各工況所對(duì)應(yīng)指數(shù)差k1的各組指數(shù)差取值范圍，若指數(shù)差為k2，則從預(yù)先構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中提取各工況所對(duì)應(yīng)指數(shù)差k2的各組指數(shù)差取值范圍；設(shè)定每組指數(shù)差取值范圍分別對(duì)應(yīng)一個(gè)閥門開度調(diào)節(jié)方向和調(diào)節(jié)值；將計(jì)算的指數(shù)差k1或k2與對(duì)應(yīng)的指數(shù)取值范圍進(jìn)行匹配，從而得到對(duì)應(yīng)的閥門調(diào)節(jié)方向和調(diào)節(jié)值；

14、獲取當(dāng)前閥門開度值，并基于得到的閥門調(diào)節(jié)方向和調(diào)節(jié)值對(duì)當(dāng)前閥門開度值進(jìn)行計(jì)算，作為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)值。

15、在一些實(shí)施例中，得到壓力變化指數(shù)fc的具體步驟為：

16、s3：提取設(shè)定時(shí)間段內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)燃油系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的流體壓力值，提取完成后，從起始時(shí)間點(diǎn)開始形成時(shí)間點(diǎn)-流體壓力值的數(shù)據(jù)對(duì)，并對(duì)相鄰時(shí)間數(shù)據(jù)對(duì)的流體壓力值進(jìn)行差值計(jì)算，即利用相鄰時(shí)間數(shù)據(jù)對(duì)中位于右邊的流體壓力值減去位于左邊的流體壓力值，若某一相鄰時(shí)間數(shù)據(jù)對(duì)所計(jì)算的差值為負(fù)值，則將該組差值取絕對(duì)值后標(biāo)記為壓力下降值，若某一相鄰時(shí)間數(shù)據(jù)對(duì)所計(jì)算的差值為正值，則將該組差值標(biāo)記為壓力上升值；

17、對(duì)計(jì)算的壓力下降值和壓力上升值進(jìn)行比對(duì)，若壓力上升值＞壓力下降值，則判定在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)燃油系統(tǒng)流體壓力處于逐漸上升狀態(tài)，若壓力上升值＜?jí)毫ο陆抵?，則判定在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)燃油系統(tǒng)流體壓力處于逐漸下降狀態(tài)，基于判定的結(jié)果對(duì)應(yīng)執(zhí)行步驟s4或s5；

18、s4：若判定結(jié)果為逐漸上升狀態(tài)，則提取各組壓力上升值計(jì)算各組壓力上升值所對(duì)應(yīng)的壓力變化率，則通過壓力上升值/單位時(shí)間進(jìn)行計(jì)算得到；預(yù)設(shè)壓力變化率所對(duì)應(yīng)的三組變化率取值范圍，設(shè)定每組變化率取值范圍分別對(duì)應(yīng)一個(gè)狀態(tài)區(qū)間，其中狀態(tài)區(qū)間包括緩慢變化區(qū)間、中等變化區(qū)間以及快速變化區(qū)間；將各組壓力變化率分別與對(duì)應(yīng)的變化率取值范圍進(jìn)行匹配，從而得到各組壓力變化率所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)區(qū)間；

19、設(shè)定不同狀態(tài)區(qū)間分別對(duì)應(yīng)一個(gè)權(quán)重系數(shù)，將屬于同一狀態(tài)區(qū)間各組壓力變化率的單位時(shí)間進(jìn)行時(shí)長累加，得到各狀態(tài)區(qū)間的壓力變化時(shí)長，將各狀態(tài)區(qū)間的壓力變化時(shí)長分別與對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)相乘，然后求和得到設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的壓力變化指數(shù)fc；

20、s5：若判定結(jié)果為逐漸下降狀態(tài)，則同理步驟s4計(jì)算得到設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的壓力變化指數(shù)fc。

21、在一些實(shí)施例中，基于指數(shù)差ki和壓力變化指數(shù)fc的結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)至執(zhí)行器，具體為：

22、s6：分別預(yù)設(shè)逐漸上升狀態(tài)和逐漸下降狀態(tài)對(duì)應(yīng)壓力變化指數(shù)fc的各組指數(shù)取值范圍，基于s3步驟判定的結(jié)果，將設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的壓力變化指數(shù)fc與對(duì)應(yīng)的各組指數(shù)取值范圍進(jìn)行匹配，設(shè)定每組指數(shù)取值范圍分別對(duì)應(yīng)一個(gè)開度優(yōu)化值：得到設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的開度優(yōu)化值；設(shè)定逐漸上升狀態(tài)和逐漸下降狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)閥門開度調(diào)節(jié)方向，并基于當(dāng)前判定結(jié)果所對(duì)應(yīng)的閥門開度調(diào)節(jié)方向和開度優(yōu)化值對(duì)s2步驟中的基礎(chǔ)調(diào)節(jié)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，將調(diào)節(jié)后的結(jié)果作為當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)閥門的目標(biāo)開度值，并由此生成調(diào)節(jié)信號(hào)。

23、在一些實(shí)施例中，觸發(fā)異常信令并執(zhí)行相應(yīng)的步驟，具體為：

24、m1：計(jì)算實(shí)際開度值和目標(biāo)開度值之間的差值，記為開度誤差值，將計(jì)算的開度誤差值與預(yù)設(shè)的誤差閾值進(jìn)行比對(duì)，若開度誤差值大于預(yù)設(shè)的誤差閾值，則執(zhí)行步驟m2；

25、m2：首先提取船舶控制中心所發(fā)送的調(diào)節(jié)信號(hào)，并進(jìn)行校驗(yàn)，若檢驗(yàn)結(jié)果存在異常，則判定為通信異常；若檢驗(yàn)結(jié)果正常，則啟動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)力源內(nèi)預(yù)先設(shè)置的自檢程序進(jìn)行自檢；

26、若自檢存在異常，則判定為執(zhí)行器動(dòng)力源異常，若自檢結(jié)果正常，則從預(yù)先構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中提取執(zhí)行器的使用時(shí)長，設(shè)定使用時(shí)長所對(duì)應(yīng)的各組時(shí)長取值范圍，每組時(shí)長取值范圍分別對(duì)應(yīng)一個(gè)執(zhí)行器的參考維護(hù)時(shí)間間隔；將執(zhí)行器的使用時(shí)長與各組時(shí)長取值范圍進(jìn)行匹配，從而得到執(zhí)行器的參考維護(hù)時(shí)間間隔；提取執(zhí)行器距離上次維護(hù)的時(shí)間間隔，并與參考維護(hù)時(shí)間間隔進(jìn)行比對(duì)，若距離上次維護(hù)的時(shí)間間隔大于參考維護(hù)時(shí)間間隔，則向船舶操作人員發(fā)出維護(hù)報(bào)警信號(hào)，船舶操作人員接收后對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行維護(hù)。

27、在一些實(shí)施例中，觸發(fā)異常信令并執(zhí)行相應(yīng)的步驟，還包括：

28、m3：基于步驟m2，若維護(hù)完成則開度誤差值仍大于預(yù)設(shè)的誤差閾值，則對(duì)應(yīng)執(zhí)行步驟m4；

29、m4：獲取當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)船舶上各操作人員的歷史處理次數(shù)，從各操作人員的歷史處理次數(shù)中提取處理成功次數(shù)，并計(jì)算處理成功次數(shù)在歷史處理次數(shù)中的占比，得到能力值q1；

30、提取各操作人員對(duì)應(yīng)處理成功次數(shù)的各次處理所用時(shí)長，對(duì)各次處理所用時(shí)長進(jìn)行均值的計(jì)算，從而得到各操作人員的效率值q2；

31、解析各操作人員對(duì)應(yīng)處理成功次數(shù)的各次處理結(jié)果，統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果的類型數(shù)量，作為各操作人員的經(jīng)驗(yàn)值q3；

32、預(yù)設(shè)能力值q1、效率值q2以及經(jīng)驗(yàn)值q3所分別對(duì)應(yīng)的能力及格值d1、效率及格值d2以及經(jīng)驗(yàn)及格值d3；

33、依據(jù)公式，對(duì)各操作人員的能力值q1、效率值q2以及經(jīng)驗(yàn)值q3進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，從而得到各操作人員的優(yōu)評(píng)值pa；其中h1、h2以及h3分別為能力值q1、效率值q2以及經(jīng)驗(yàn)值q3所對(duì)應(yīng)的權(quán)重影響因子；

34、選取優(yōu)評(píng)值pa最大的操作人員，作為處理人員，處理人員到達(dá)現(xiàn)場后對(duì)開度誤差值仍大于預(yù)設(shè)的誤差閾值原因進(jìn)行判定，并將判定的原因作為該次處理的處理結(jié)果；

35、m5：若步驟m2中距離上次維護(hù)的時(shí)間間隔小于參考維護(hù)時(shí)間間隔，則同樣對(duì)應(yīng)執(zhí)行步驟m4。

36、在一些實(shí)施例中，觸發(fā)異常信令并執(zhí)行相應(yīng)的步驟，還包括：

37、m6：當(dāng)開度誤差值大于預(yù)設(shè)的誤差閾值時(shí)，計(jì)算兩者之間的差值作為判定差值，通過步驟m1至步驟m5判定大于預(yù)設(shè)誤差閾值的原因，以判定差值為基準(zhǔn)值，預(yù)設(shè)的上下波動(dòng)范圍進(jìn)行整合，形成當(dāng)前判定原因所對(duì)應(yīng)的閾值波動(dòng)范圍并存儲(chǔ)在預(yù)先構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫，當(dāng)某一設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的開度誤差值大于預(yù)設(shè)的誤差閾值時(shí)，將判定差值與數(shù)據(jù)庫中的各組閾值波動(dòng)范圍進(jìn)行匹配，從而得到對(duì)應(yīng)的判定原因作為預(yù)估原因，并發(fā)送至船舶控制中心。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

39、本發(fā)明通過在船舶控制中心對(duì)采集的流體壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和綜合評(píng)估，先計(jì)算設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的壓力評(píng)估值，再與預(yù)設(shè)范圍區(qū)間匹配獲取壓力指數(shù)，并結(jié)合運(yùn)行工況對(duì)應(yīng)的理想壓力指數(shù)，使閥門開度調(diào)節(jié)能更好地適應(yīng)主機(jī)在不同工況下對(duì)燃油壓力的變化要求，同時(shí)對(duì)于逐漸上升或下降的壓力狀態(tài)，進(jìn)一步計(jì)算壓力變化率并劃分狀態(tài)區(qū)間，結(jié)合不同區(qū)間的權(quán)重系數(shù)計(jì)算壓力變化指數(shù)，根據(jù)壓力變化指數(shù)和預(yù)設(shè)的指數(shù)取值范圍確定開度優(yōu)化值及調(diào)節(jié)方向，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制，這種精準(zhǔn)控制能夠及時(shí)響應(yīng)船舶主機(jī)運(yùn)行工況的變化以及燃油系統(tǒng)壓力的波動(dòng)，有效保障燃油流量和壓力的穩(wěn)定供應(yīng)，提高船舶主機(jī)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性；

40、本發(fā)明通過計(jì)算實(shí)際開度值與目標(biāo)開度值的開度誤差值，并與預(yù)設(shè)誤差閾值比對(duì)，當(dāng)誤差值大于閾值時(shí)，依次進(jìn)行調(diào)節(jié)信號(hào)校驗(yàn)、執(zhí)行器動(dòng)力源自檢、執(zhí)行器使用時(shí)長及維護(hù)時(shí)間間隔分析等多步驟排查，可快速定位通信、執(zhí)行器動(dòng)力源或維護(hù)周期等方面問題，提高了異常判斷能力；

41、本發(fā)明通過獲取操作人員歷史處理次數(shù)并進(jìn)行分析和計(jì)算，得到各操作人員的優(yōu)評(píng)值，通過優(yōu)評(píng)值的大小來選擇最佳處理人員，提高了處理異常的效率和準(zhǔn)確性，有助于及時(shí)解決閥門開度異常問題，保障船舶運(yùn)行安全；

42、本發(fā)明通過對(duì)每次開度誤差值大于閾值的情況進(jìn)行詳細(xì)原因判定，以判定差值為基準(zhǔn)形成閾值波動(dòng)范圍并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫，后續(xù)當(dāng)再次出現(xiàn)開度誤差值異常時(shí)，可通過與數(shù)據(jù)庫匹配預(yù)估原因，提前采取措施，增強(qiáng)了對(duì)異常情況的預(yù)測和應(yīng)對(duì)能力，提升船舶運(yùn)行的可靠性和安全性。