改进的发动机控制制造技术

一种用于控制推进单元的推进操作以达到海上船舶的期望速度的方法。所述方法包括：获得指示所述海上船舶的所述期望速度的目标速度配置；获得与所述海上船舶的当前速度相关联的当前速度值；获得与所述海上船舶的一个或多个压载舱的填充水平相关联的填充水平值；以及基于所述目标速度配置、所述当前速度值并基于所述填充水平值来控制推进单元的推进操作以达到所述期望速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的发动机控制
本公开涉及对用于为海上船舶(例如，休闲艇)提供动力的推进单元(例如，燃烧发动机和电动机)的控制。
技术介绍
当操作海上船舶时，有时希望配置该海上船舶的、要通过速度控制功能而自动达到并维持的速度。基于全球定位系统(GPS)的速度控制功能是已知的。用户将期望速度输入到系统中，并且自动速度控制单元然后使用从GPS系统获得的速度数据而将所述期望速度与该船的当前速度进行比较。该控制单元然后通过调节当前速度以匹配所述期望速度来控制该船的推进操作以达到并维持所述期望速度。速度控制功能在用于尾流运动(例如，尾流滑水、尾流冲浪、尾流滑浪和跪式滑水)的动力船中实施时特别有用，在这些场合，通常希望有恒定速度或自动驾驶操作。US5142473A公开了一种用于动力船的速度、加速度和纵倾控制系统(trimcontrolsystem)。US8145372B2公开一种船只速度控制装置。在海上船舶中，希望有一致的加速性能和推进特性。当使用针对单个运行场景优化的速度控制功能时，可能难以获得这种一致性，因为运行条件可能会改变。使推进单元的控制基于推进单元内部的信号可能是一个问题，这是因为将这些内部信号连接到推进单元外部的控制单元可能花费大。而且，该控制系统然后需要适合于不同类型的推进系统，这可能很耗时并且花费大。
技术实现思路
本公开的目的是提供改进的、用于海上船舶的推进单元的推进控制的方法和控制单元。此目的通过一种用于控制推进单元110的推进操作以达到海上船舶100的期望速度V的方法来实现。该方法包括：获得指示所述期望速度V的目标速度配置；获得与海上船舶的当前速度相关联的当前速度值；以及还获得与海上船舶的一个或多个压载舱的填充水平相关联的填充水平值。该方法还包括：基于所述目标速度配置、当前速度值并基于所述填充水平值来控制推进单元的推进操作以达到所述期望速度。因此，该控制操作不仅如已知的速度控制方法中一样基于目标速度和当前速度，而且还基于压载舱的填充水平值。这样，该控制操作对由于压载舱的填充和排空而导致的改变的船舶动力学特性进行补偿。这在发动期间提供了船舶的更一致的加速性能，并且在船舶重载而产生大尾流时提供更迅速的加速。由于这种改进的推进操作，将该方法用于在各种水上运动活动中控制推进是特别有利的。又一个优点是：所述补偿是在不访问特定推进单元110的内部功能的情况下实现的。例如，基于测量(例如，测量燃烧发动机的负荷的变化)的控制方法将不会直接与电动机驱动装置一起作用，而是将需要改造和适配，这可能花费大且耗时。这种基于压载舱填充水平的方法规避了这些问题。又一个优点涉及由于针对压载舱填充水平进行的所述补偿而导致的、发动期间的缩短的船舶速度稳定时间(settlingtime)。根据多个方面，该方法包括：获得与推进单元相关联的动力纵倾设置(powertrimsetting)；以及还基于该动力纵倾设置来控制推进单元的推进操作以达到所述期望速度。使用动力纵倾产生大尾流也改变了船舶的动态特性。本文中所公开的改进的控制方法也适用于不同的动力纵倾设置，这是一个优点。根据多个方面，所述推进单元包括以下项中的任一种：燃烧发动机、电动机、或者混合式电动机和燃烧发动机设备。因此，所公开的控制方法适用于范围广泛的不同推进单元，因为这种改进的控制是基于独立于推进单元而获得的传感器信号。所述目的还通过一种用于控制推进单元的推进操作以达到海上船舶的期望速度V的方法来实现。该方法包括：获得指示该海上船舶的期望速度V的目标速度配置；获得与该海上船舶的当前速度相关联的当前速度值；获得与推进单元相关联的动力纵倾设置；以及，基于所述目标速度配置、当前速度值并基于所述动力纵倾设置来控制推进单元的推进操作以达到所述期望速度。此方法也与上文所提及的优点相关联。本文中还公开与上文所提及的优点相关联的推进设备、海上船舶和控制单元。通常，除非在本文中另有明确定义，否则权利要求书中所使用的所有术语应根据它们在
中的普通含义来解释。除非另有明确说明，否则对“一个/该元件、设备、部件、器件、步骤等”的所有提及都应被开放性地解释为指代所述元件、设备、部件、器件、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则本文中所公开的任何方法的步骤都不必以所公开的确切顺序来执行。附图说明现在参照附图通过示例来描述本专利技术构思，在附图中：图1至图2示意性地示出了海上船舶；图3a、图3b示出了压载舱设备；图4示意性地示出了控制单元；图5示出了示例性处理电路；图6示出了示例性控制装置；图7是例示了取决于船速的一个前馈因子的图；图8示出了示例性控制装置；图9是例示了取决于船速的多个前馈因子的图；图10是示出了方法的流程图。具体实施方式现在将在下文中参照附图来更全面地描述本专利技术构思，在附图中示出了本专利技术构思的某些实施例。然而，本专利技术构思能够以许多不同的形式来实施，且不应被解释为限于本文中阐述的实施例；而是，提供这些实施例是为了示例，以便本公开将是详尽和完整的，并将向本领域的技术人员充分传达本专利技术构思的范围。图1示意性地示出了在水130中移动的海上船舶100。该海上船舶可以例如是用于尾流运动的动力船，即，较小船或休闲艇。该船舶利用推进单元110在水130中移动。图1中所示的推进单元110是包括螺旋桨115的示例性推进单元。然而，应当理解，本文中公开的技术也适用于其它类型的推进单元，例如泵喷射式推进单元、液力喷射式推进单元或水喷射式推进单元。船舶100以期望速度V在水130中移动。当在水中移动时，阻力R1作用在该船舶的船体上。动力船通常是使用滑航式船体(planinghulls)建造而成。滑航式船体被设计成通过将船舶提升出水面来减小阻力R1。滑航式船体是已知的，这里将不再详细讨论。船舶100包括控制单元140，该控制单元140被布置成控制推进单元110的推进操作以达到并维持期望速度V。控制单元140被布置成从用户输入或从存储器获得指示所述期望速度的目标速度配置，并且还获得该海上船舶的当前速度。控制单元140基于所述期望速度与当前速度之间的差值来控制推进单元110。即，如果当前速度低于所述期望速度，则增大推进动力，以便增大当前速度，而如果所述期望速度低于当前速度，则减小推进动力，以便将当前速度减小到接近所述期望速度的水平。能够以许多不同方式来获得所述目标速度配置，例如，通过用户操作节气门杆，或者通过用户使用诸如小键盘或触摸屏等的输入装置来输入目标速度值，或者通过访问存储器以加载所存储的目标速度配置。该船舶在水中行驶时产生尾流120。通常希望最小化这种尾流，因为大尾流可能例如在燃料消耗和加速性能方面对船舶的性能有害。控制单元140基于目标速度和当前速度来提供自动速度控制。这种自动速度控制通常针对正常运行条件(即，具有正常大小的尾流120的船舶的正常推进)进行校准。该校准通常涉及根据目标速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制推进单元(110)的推进操作以达到海上船舶(100)的期望速度(V)的方法，所述方法包括：/n获得(S1)指示所述期望速度(V)的目标速度配置；/n获得(S2)与所述海上船舶(100)的当前速度相关联的当前速度值；/n获得(S3)与所述海上船舶(100)的一个或多个压载舱(310a、310b、310c)的填充水平(320)相关联的填充水平值；以及/n基于所述目标速度配置、所述当前速度值并基于所述填充水平值来控制(S5)所述推进单元(110)的所述推进操作，以达到所述期望速度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制推进单元(110)的推进操作以达到海上船舶(100)的期望速度(V)的方法，所述方法包括：
获得(S1)指示所述期望速度(V)的目标速度配置；
获得(S2)与所述海上船舶(100)的当前速度相关联的当前速度值；
获得(S3)与所述海上船舶(100)的一个或多个压载舱(310a、310b、310c)的填充水平(320)相关联的填充水平值；以及
基于所述目标速度配置、所述当前速度值并基于所述填充水平值来控制(S5)所述推进单元(110)的所述推进操作，以达到所述期望速度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制包括：根据所述填充水平值来增大(S51)所述推进单元的推进动力。


3.根据任一前述权利要求所述的方法，包括：获得(S4)与所述推进单元(110)相关联的动力纵倾设置；以及还基于所述动力纵倾设置来控制(S52)所述推进单元的所述推进操作，以达到所述期望速度(V)。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述控制包括：根据与所述动力纵倾设置相关联的动力纵倾向下推力水平来增大(S521)所述推进单元的推进动力。


5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述控制包括：使用(S53)被配置成最小化所述目标速度配置与所述当前速度值之间的差值的比例P、比例积分PI或比例积分微分PID控制环路中的任一种，其中，所述P、PI或PID控制环路的输出控制信号(607、803)根据所述填充水平值和/或根据所述动力纵倾设置而被偏置(610、810)。


6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述控制包括：使用(S54)被配置成最小化所述目标速度配置与所述当前速度值之间的差值的比例P、比例积分PI或比例积分微分PID控制环路中的任一种，其中，所述P、PI或PID控制环路根据所述填充水平值和/或根据所述动力纵倾设置而被参数化。


7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述推进单元(110)包括燃烧发动机，并且其中，控制所述推进操作包括：控制(S55)与所述燃烧发动机相关联的节气门水平和/或旋转速度和/或扭矩。


8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述推进单元(110)包括电动机，并且其中，控制所述推进操作包括：控制(S56)所述电动机的输出动力。
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·格利克松，马蒂亚斯·林德堡，
申请(专利权)人：科派克系统公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE