并联式船舶混合动力系统参数匹配与能量管理 被引量：4

1

作者 范立云 张恒熙 +2 位作者 徐超 徐舒航 姜泽军 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2021年第4期60-65,93,共7页

以某并联式船舶混合动力系统作为研究对象,对系统中的船体、螺旋桨、天然气发动机、可逆电机和动力电池等主要部件进行参数匹配,研究基于逻辑门限值的能量管理策略。针对周期性作业船舶运行工况,研究不同动力电池初始荷电状态(SOC)条件... 以某并联式船舶混合动力系统作为研究对象,对系统中的船体、螺旋桨、天然气发动机、可逆电机和动力电池等主要部件进行参数匹配,研究基于逻辑门限值的能量管理策略。针对周期性作业船舶运行工况,研究不同动力电池初始荷电状态(SOC)条件下动力电池等效天然气消耗量、天然气发动机天然气消耗量以及系统等效天然气消耗量。结果表明,在动力电池初始SOC为0.5和0.9的仿真条件下,系统运行模式受到动力电池SOC边界条件限制,系统等效天然气消耗量显著增加;相较于采用天然气发动机推进的船舶动力系统,所提出的并联式船舶混合动力系统可实现节省4.66%~7.00%的天然气消耗。 展开更多

关键词 船舶混合动力系统 并联式 参数匹配 能量管理 等效天然气消耗

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船舶混合动力推进系统多目标优化研究 被引量：3

2

作者 徐超 范立云 +2 位作者 陈晨 李宏铖 沈崇崇 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2023年第9期79-87,共9页

为了解决船舶混合动力系统多目标优化难题,采用精确的阻力预测模型及螺旋桨模型预测9000 DWT化学品运输船功率需求。基于推进系统的需求功率,提出基于目标聚类的方法建立多目标优化数学模型,并对系统关键设计参数进行多目标优化研究,对... 为了解决船舶混合动力系统多目标优化难题,采用精确的阻力预测模型及螺旋桨模型预测9000 DWT化学品运输船功率需求。基于推进系统的需求功率,提出基于目标聚类的方法建立多目标优化数学模型,并对系统关键设计参数进行多目标优化研究,对比分析4种典型多目标优化算法对该优化问题的适应性。结果表明:基于快速非支配排序的多目标算法对于含有整数变量、等式约束等混合动力系统多目标优化问题具有良好的鲁棒性和收敛性。采用多目标综合决策求解出的最优设计参数相较于原型船动力系统,最大能效提升约6.1%。 展开更多

关键词 船舶混合动力系统 匹配设计 多目标优化 能效研究

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船舶混合动力系统双向DC/DC变换器模糊PID控制 被引量：4

3

作者 魏岩 沈爱弟 高迪驹 《上海海事大学学报》 北大核心 2016年第2期72-76,共5页

为提高船舶混合动力系统中双向DC/DC变换器的性能,通过分析混合动力系统工作模式,设计出船舶混合动力系统双向DC/DC变换器仿真模型.基于此,提出该变换器模糊PID控制方法.采用单个模糊PID补偿环节实现了Bi Buck/Boost DC/DC变换器的稳定... 为提高船舶混合动力系统中双向DC/DC变换器的性能,通过分析混合动力系统工作模式,设计出船舶混合动力系统双向DC/DC变换器仿真模型.基于此,提出该变换器模糊PID控制方法.采用单个模糊PID补偿环节实现了Bi Buck/Boost DC/DC变换器的稳定输出.仿真结果表明:模糊PID控制能有效提高系统抗干扰能力,保证双向DC/DC变换器具有良好的动态性能和稳态性能. 展开更多

关键词 混合动力船舶 双向DC/DC 模糊PID

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船舶混合动力系统的发展与应用研究 被引量：4

4

作者 李忠杰 《中国设备工程》 2023年第3期113-115,共3页

随着社会经济的不断发展,船舶航运在运输体系中的作用日趋明显。近年来,柴油机等运输系统油耗大、污染重等问题不断凸显,船舶混合动力系统的优化发展引起了业内人士的更多关注。因此,本文在探究船舶混合动力系统发展概况的基础上,对船... 随着社会经济的不断发展,船舶航运在运输体系中的作用日趋明显。近年来,柴油机等运输系统油耗大、污染重等问题不断凸显,船舶混合动力系统的优化发展引起了业内人士的更多关注。因此,本文在探究船舶混合动力系统发展概况的基础上,对船舶动力方案设计和典型架构与运行模式等进行了深度分析,最后针对性地提出了船舶混动系统的多能源系统管理方案,以期促进船舶运输混合动力系统的可持续发展。 展开更多

关键词 船舶混合动力系统 船舶动力设计方案 架构运行模式 能量管理

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船舶混合动力系统的发展与应用 被引量：15

5

作者 黄兴 石磊 卫卫 《船舶》 2019年第1期40-48,共9页

随着技术进步与环保需求,船舶的动力系统不断改进,混合动力系统以其良好的操纵性能、较高的燃油效率及某些场合零排放的工作特性而备受关注。文章从船舶混合动力系统的发展历程出发,逐步阐述混合动力船舶的工作特性、典型架构、运行模... 随着技术进步与环保需求,船舶的动力系统不断改进,混合动力系统以其良好的操纵性能、较高的燃油效率及某些场合零排放的工作特性而备受关注。文章从船舶混合动力系统的发展历程出发,逐步阐述混合动力船舶的工作特性、典型架构、运行模式及其优势所在。通过对该类船舶目前国内外应用状况及效果的描述与分析,提出在未来5到10年左右,基于储能系统的混合动力船舶数量将显著增长,且适用范围将扩展到新建造的商船中,成为未来船舶的发展方向之一。 展开更多

关键词 混合动力船舶 轴带系统 储能系统

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船舶混合动力推进系统的设计与控制 被引量：1

6

作者 包远青 《船舶物资与市场》 2023年第4期25-28,共4页

节能减排的压力使得船舶混合动力推进系统成为平衡船舶作业效率及节能减排的有效方案。本文首先分析船舶行业在节能减排上面临的困境及混合动力船舶发展的背景,然后介绍混合动力船舶的优点、结构及主要应用场景,从传统柴油机开关策略及... 节能减排的压力使得船舶混合动力推进系统成为平衡船舶作业效率及节能减排的有效方案。本文首先分析船舶行业在节能减排上面临的困境及混合动力船舶发展的背景,然后介绍混合动力船舶的优点、结构及主要应用场景,从传统柴油机开关策略及基于模型的混合动力船舶控制策略两方面概括了现有的混合动力船舶控制策略优缺点并提出了基于模糊控制的混合动力船舶供能优化策略,为船舶行业加快实现节能减排提供理论支撑。 展开更多

关键词 混合动力船舶 控制策略 模糊优化

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基于MATLAB/Simulink的船舶混合动力系统能量管理策略研究 被引量：2

7

作者 于光宇 《内燃机与配件》 2021年第20期21-22,共2页

节能减排对于减少船舶运输成本具有重要意义,本文针对串联式船舶混合动力系统能量利用率低的问题,以混合动力船舶节能减排为目的,基于MATLAB/Simulink搭建了混合动力船舶的能量管理的控制策略模型。

关键词 混合动力船舶 能量管理 SIMULINK

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燃料电池混合动力船舶分层控制策略

8

作者 于亮 丁峰 +3 位作者 杨恒瑞 张子彦 郭慧 汪飞 《船舶工程》 北大核心 2025年第1期107-113,共7页

[目的]为解决传统燃油船舶污染严重的问题,克服燃料电池响应速度慢、输出特性软的缺点,[方法]对燃料电池与锂电池混合动力船舶的能量管理目标进行介绍,并提出一种综合考虑等效氢耗量与燃料电池寿命的混合动力船舶分层控制策略。[结果]... [目的]为解决传统燃油船舶污染严重的问题,克服燃料电池响应速度慢、输出特性软的缺点,[方法]对燃料电池与锂电池混合动力船舶的能量管理目标进行介绍,并提出一种综合考虑等效氢耗量与燃料电池寿命的混合动力船舶分层控制策略。[结果]仿真结果表明:所提出分层控制策略在仅牺牲一些系统等效氢耗量的情况下,能有效改善燃料电池的功率波动,显著提升其工作效率,进而优化燃料电池的寿命。[结论]研究成果可为燃料电池混合动力船舶分层控制提供一定参考。 展开更多

关键词 燃料电池 混合动力船舶 能量管理 分层控制

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基于离合器滑摩扭矩估计的并联式气电混合动力船舶模式切换控制 被引量：1

9

作者 彭程 陈俐 傅圣来 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1489-1497,共9页

在并联式气电混合动力船舶由纯电到混动的模式切换过程中,需要通过离合器的滑摩作用来完成动力的耦合,然而离合器滑摩扭矩具有很大的不确定性,导致其名义值偏离实际值,使得基于名义值的模式切换控制失效,造成传动轴系冲击。针对上述问题... 在并联式气电混合动力船舶由纯电到混动的模式切换过程中,需要通过离合器的滑摩作用来完成动力的耦合,然而离合器滑摩扭矩具有很大的不确定性,导致其名义值偏离实际值,使得基于名义值的模式切换控制失效,造成传动轴系冲击。针对上述问题,提出了一种基于离合器滑摩扭矩估计的模式切换控制方法。采用扰动观测器与未知输入观测器结合的方式实现了离合器滑摩扭矩的估计,并基于估计值设计了驱动电机以及天然气发动机扭矩控制律。仿真与台架试验结果表明,所提的离合器滑摩扭矩估计方法有较好的估计效果,基于估计值的模式切换控制策略能够有效减小轴系冲击。 展开更多

关键词 气电混合动力船舶 模式切换 扭矩估计 离合器

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基于支持向量机与模型预测控制的混合动力船舶能量管理策略

10

作者 梁天驰 袁裕鹏 童亮 《交通信息与安全》 CSCD 北大核心 2024年第4期125-135,共11页

为了提高混合动力船舶能量利用效能,提升混合动力船舶燃油经济性,将在线工况识别与实时优化策略相结合,提出了基于支持向量机(support vector machine,SVM)与模型预测控制(model predictive control,MPC)的混合动力船舶能量管理策略。引... 为了提高混合动力船舶能量利用效能,提升混合动力船舶燃油经济性,将在线工况识别与实时优化策略相结合,提出了基于支持向量机(support vector machine,SVM)与模型预测控制(model predictive control,MPC)的混合动力船舶能量管理策略。引入SVM理论,使用“美维凯越”号新能源游轮的实船数据,优化核函数类型及关键参数,构建船舶运行4个典型工况的在线识别模型;再通过对船舶当前时刻工况特征参数的分析与判断,确定船舶实时运行工况。以最小燃油消耗和保持储能单元荷电状态(state of charge,SOC)稳定为目标,以主机和复合储能单元之间的实时输出功率为优化变量,以功率需求预测模型为约束条件,构建模型预测控制MPC模型;为提高不同工况下功率需求预测的精度,提出基于多步马尔科夫模型的功率预测模型,并根据实时工况识别结果,更新MPC模型中的功率需求预测模型约束,实现船舶能量实时动态优化。最后,采用小波变换方法,将最优功率解分解成高频信号和低频信号;再根据复合储能单元中不同动力源工作特性的差异,将高频信号和低频信号分别分配给具有高功率密度的超级电容和具有高能量密度的蓄电池。为验证方法的有效性,开展了基于MATLAB的仿真实验,结果表明:在相同工况下,所提策略累计燃油消耗量为4 404.556 1 g,平均燃油消耗率为202.973 7 g/kWh;与基于单一模型预测控制的能量管理策略相比,所提方法可节省燃油消耗4.55%,验证了所提能量管理策略的有效性。 展开更多

关键词 能量管理 混合动力船舶 控制策略 模型预测控制 模式识别

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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

11

作者 郭晓东 袁裕鹏 童亮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2176-2184,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 混合动力船舶 柴电混合 能量管理 控制策略 船舶动力系统 逻辑门限值 庞特里亚金极小值原理 优化控制 燃油消耗

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混合动力船舶能量管理优化技术及趋势 被引量：1

12

作者 曲维平 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第S01期543-548,554,共7页

为了在全球生态保护意识提升和能源安全需求上升的大环境中,有效减少船舶行业碳排放,以缓解转型压力。通过剖析混合动力船舶的能量管理系统优化技术,包括储能装置设计、能量控制系统开发,以及动力系统集成和操作策略;并强调了智能能量... 为了在全球生态保护意识提升和能源安全需求上升的大环境中,有效减少船舶行业碳排放,以缓解转型压力。通过剖析混合动力船舶的能量管理系统优化技术,包括储能装置设计、能量控制系统开发,以及动力系统集成和操作策略;并强调了智能能量管理策略在储能系统优化、能量转换与传输控制以及实时监测和预测方面的应用。然后评价了多种储能装置对船舶性能的作用,并根据化学、物理、电磁储能技术的独特属性进行综合运用。进一步通过案例分析验证了混合动力系统在直流与交流电网应用的可行性,证明了动力配置的优化和系统结构设计的效果。研究结果显示,储能装置能有效平衡能量波动、提高能效,并在紧急状态下充当备用电源,从而提升了系统的稳定性和安全性,同时也可证实混合动力船舶及其能量管理技术的广泛应用前景。 展开更多

关键词 混合动力船舶 能量管理策略 储能电源

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混合动力船舶双向充电装置高性能控制策略

13

作者 王孙清 郑恒持 +3 位作者 于朝 孔昕 张炜 李彬彬 《船电技术》 2024年第5期1-8,共8页

充电装置作为混合动力船舶最重要的组成之一,保证了系统主交流电网与主电池之间的能量转换。因此,研究其控制策略以及充电效率等问题对今后混合动力船舶的发展具有重要的指导意义。基于此,本文首先针对混合动力船舶充电装置的电路拓扑... 充电装置作为混合动力船舶最重要的组成之一,保证了系统主交流电网与主电池之间的能量转换。因此,研究其控制策略以及充电效率等问题对今后混合动力船舶的发展具有重要的指导意义。基于此,本文首先针对混合动力船舶充电装置的电路拓扑进行了分析。其次,重点对系统中不同工作模式的控制策略进行了研究,在充电和馈网模式下,提出了一种基于三相PWM整流器的预测直接功率控制的新型整体控制策略,对传统的控制策略进行了改进,简化充电/馈网模式的控制策略并提高了充放电效率和集成度。最后通过Simulink软件的仿真平台以及样机实验平台,仿真和实验分析验证了所提出控制策略的有效性和准确性。 展开更多

关键词 混合动力船舶 充电装置 充电/馈网模式 预测直接功率控制

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混合动力船舶的能量管理与控制策略 被引量：26

14

作者 高迪驹 沈爱弟 +1 位作者 褚建新 黄细霞 《上海海事大学学报》 北大核心 2015年第1期70-74,共5页

考虑到能源和环境的问题日益突出,开发低能耗、低排放的绿色船舶成为当今船舶工业的首要任务,设计混合动力船舶电力推进系统的架构,研究一套基于规则的混合动力船舶能量管理策略,提出AC/DC与双向DC/DC变换器的协同控制方法.该能量管理... 考虑到能源和环境的问题日益突出,开发低能耗、低排放的绿色船舶成为当今船舶工业的首要任务,设计混合动力船舶电力推进系统的架构,研究一套基于规则的混合动力船舶能量管理策略,提出AC/DC与双向DC/DC变换器的协同控制方法.该能量管理策略成功应用于混合动力船舶.能效数据分析证实,该混合动力船舶具有排放少、能耗低、噪声污染少的优点,具有很好的实际应用与推广价值. 展开更多

关键词 混合动力船舶 能量管理 电力推进系统

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混合动力船舶能量管理研究综述 被引量：25

15

作者 侯慧 甘铭 +2 位作者 吴细秀 谢坤 范则阳 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第5期216-229,共14页

随着世界各国对船舶节能减排越来越重视,混合动力船舶在节能减排技术方面的优势日趋凸显,通过对混合动力船舶的能量管理而使船舶上的多种能源高效协调工作,成为了在保证船舶动力性的前提下实现节能减排的关键。针对混合动力船舶能量管... 随着世界各国对船舶节能减排越来越重视,混合动力船舶在节能减排技术方面的优势日趋凸显,通过对混合动力船舶的能量管理而使船舶上的多种能源高效协调工作,成为了在保证船舶动力性的前提下实现节能减排的关键。针对混合动力船舶能量管理的最新研究进展及研究现状,首先,从可靠性、经济性及环保性这3个角度对混合动力船舶的能量管理目标进行总结;然后,从规则型和优化型能量管理的角度,对比现有的能量管理策略,全面和深入分析针对这些能量管理策略的研究所存在的优缺点及其应用条件;最后,根据上述研究的不足,对未来混合动力船舶能量管理的研究方向进行展望。 展开更多

关键词 混合动力船舶 节能减排 能量管理目标 能量管理策略

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混合动力船舶能量管理系统的最优控制 被引量：16

16

作者 兰熙 沈爱弟 +1 位作者 高迪驹 孙彦琰 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1859-1862,共4页

针对由发电机组和动力电池两种不同的电源组合而成的混合动力船舶供电系统,在功率需求给定的情况下,合理地分配两种电源的功率输出,使得混合动力船舶在整个航行周期内的总耗油量达到最小是能量管理系统需要解决的问题。采用一种动态规... 针对由发电机组和动力电池两种不同的电源组合而成的混合动力船舶供电系统,在功率需求给定的情况下,合理地分配两种电源的功率输出,使得混合动力船舶在整个航行周期内的总耗油量达到最小是能量管理系统需要解决的问题。采用一种动态规划的方法优化两种电源的功率输出比重,通过建立包含动力电池等效油耗的最小油耗量的目标函数得到柴油发电机的最优控制序列,从而计算出整个航行周期内柴油发电机的最小油耗值。仿真结果表明,与开关式控制策略相比,该方法能有效降低混合动力系统的油耗量。 展开更多

关键词 动态规划 能源管理系统 切换系统 混合动力船舶

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混合动力船舶能量管理控制策略设计与仿真 被引量：29

17

作者 袁裕鹏 王凯 严新平 《船海工程》 北大核心 2015年第2期95-98,共4页

为了提高船舶的能源利用效率,降低排放,采用柴油发电机和燃料电池组成的混合动力为船舶提供电能,其中发动机为船舶提供基础载荷,当船舶功率负荷需求大于基础载荷时则由燃料电池组提供剩余的功率。针对这样的混合动力系统,设计船舶的能... 为了提高船舶的能源利用效率,降低排放,采用柴油发电机和燃料电池组成的混合动力为船舶提供电能,其中发动机为船舶提供基础载荷,当船舶功率负荷需求大于基础载荷时则由燃料电池组提供剩余的功率。针对这样的混合动力系统,设计船舶的能量管理系统的逻辑门限值控制策略和PID控制器。仿真结果表明,采用这种混合动力结构的船舶,可以提高柴油机的运行效率,所设计的PID控制器能很好地满足船舶的功率需求,提高系统的稳定性。 展开更多

关键词 混合动力船舶 能量管理系统 燃料电池 基础载荷

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基于模型预测控制的混合动力船舶能量控制策略 被引量：9

18

作者 高迪驹 张伟 +1 位作者 王旭阳 潘海邦 《上海海事大学学报》 北大核心 2018年第2期60-65,共6页

为提高混合动力船舶的燃油经济性,选取马尔科夫模型对混合动力船舶需求功率进行预测。运用动态规划的方法以总油耗量最小为目标进行柴油发电机组和动力电池组功率分配优化,并将油耗量与基于模糊逻辑控制策略的油耗量作对比。仿真表明,... 为提高混合动力船舶的燃油经济性,选取马尔科夫模型对混合动力船舶需求功率进行预测。运用动态规划的方法以总油耗量最小为目标进行柴油发电机组和动力电池组功率分配优化,并将油耗量与基于模糊逻辑控制策略的油耗量作对比。仿真表明,采用所提出的控制策略时混合动力船舶的燃油经济性得到明显提高,说明基于马尔科夫模型的预测控制在混合动力船舶能量分配上是可行的,且具有良好的实用性。 展开更多

关键词 混合动力船舶 模型预测控制 能量分配 动态规划

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船舶多清洁能源混合动力系统优化设计方法 被引量：14

19

作者 王凯 卢博闻 +3 位作者 李宇奇 李仁祥 黄连忠 李嘉源 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2020年第4期8-14,108,共8页

多清洁能源混合动力系统可通过采用多种清洁能源有效提高船舶的绿色化水平,但多清洁能源的不同特点会增加混合动力系统配置优化设计的复杂性,目前缺少对多清洁能源混合动力系统优化配置方法的研究。对此,基于燃料电池、锂离子电池、超... 多清洁能源混合动力系统可通过采用多种清洁能源有效提高船舶的绿色化水平,但多清洁能源的不同特点会增加混合动力系统配置优化设计的复杂性,目前缺少对多清洁能源混合动力系统优化配置方法的研究。对此,基于燃料电池、锂离子电池、超级电容和柴油发电机的混合动力系统形式,提出一种基于小波变换和遗传算法的多清洁能源混合动力系统优化配置方法。分析结果表明:提出的混合动力系统优化配置方法能在满足船舶最大功率需求的同时,提高船舶的经济性,降低二氧化碳排放,进而提高船舶的整体能效水平。 展开更多

关键词 绿色船舶 混合动力船舶 多清洁能源 系统优化设计 节能减排

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混合动力电动船舶模糊逻辑控制策略 被引量：11

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作者 孙彦琰 高迪驹 褚建新 《船舶工程》 北大核心 2014年第3期67-70,共4页

混合动力电动船舶对于纯电动船舶具有较好的续航能力,适用于航线较长且具有随机性的船舶工况,同时对于工程作业船舶其可以降低船用柴油发电机组功率,减少燃油消耗与排放。分析上述两种不同船舶工况特点,并针对该工况采用串联式混合动力... 混合动力电动船舶对于纯电动船舶具有较好的续航能力,适用于航线较长且具有随机性的船舶工况,同时对于工程作业船舶其可以降低船用柴油发电机组功率,减少燃油消耗与排放。分析上述两种不同船舶工况特点,并针对该工况采用串联式混合动力结构作为船舶动力系统结构并设计了相应的模糊逻辑控制策略。运用MATLAB/Simulink搭建了系统仿真模型。仿真结果表明,串联式混合动力系统及其模糊逻辑控制策略能够在上述两种船舶工况下实现控制要求。 展开更多

关键词 混合动力电动船舶 模糊逻辑控制 SIMULINK仿真

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