ОПТИМАЛЬНЕ КЕРУВАННЯ СУДНОВИМИ КОМБІНОВАНИМИ ПРОПУЛЬСИВНИМИ КОМПЛЕКСАМИ

Abstract

Стаття присвячена розв’язанню задачі оптимального керування судновими комбінованими пропульсивними комплексами з диференційними привод-генераторними агрегатами з метою підвищення їх ефективності. У роботі виконано аналіз структури суднового пропульсивного комплекса як гідромеханічної системи, що включає корпус судна і пропульсивну установку, в якій енергія робочого тіла перетворюється в упор, що приводить в рух корпус судна, обґрунтовано перспективність впровадження комбінованих пропульсивних комплексів, в яких застосовуються кілька різнотипних двигунів, що працюють на один або кілька рушіїв. Розглянуто математичну модель процесу керування судновим комбінованим пропульсивним комплексом, що дозволяє проводити аналіз роботи валогенераторної установки з диференційним привод-генераторним агрегатом, як при ходовому, так і при аварійному режимі функціонування. Формалізовано завдання керування судновими комбінованими пропульсивними комплексами на основі критерія узагальненої оцінки якості їх функціонування, що враховує відхилення ходового навантаження пропульсивного комплексу при обмеженнях щодо відхилення потужності бортової мережі від бажаної та сформульовано задачу оптимального керування судновими комбінованими пропульсивними комплексами за мінімумом відхилень механічної потужності при обмеженнях щодо забезпечення живлення споживачів. Запропоновано новий метод оптимального керування частотним перетворювачем генератора опори, що забезпечує мінімізацію визначеного критерію із дотриманням відповідних обмежень. Алгоритм оптимального керування комбінованого пропульсивного комплекса включає: етапи аналізу значень заданої та діючої механічної потужності на гвинті судна; визначення електричної потужності, що виробляється допоміжною енергетичною установкою судна та споживаної у відповідному режимі; обчислення керування перетворювачем частоти, що забезпечує за рахунок підтримання відповідної потужності генератора опори мінімум відхилення потужності на гвинті при забезпеченні необхідного енергетичного балансу електромережі судна. Враховуючи випадковий характер навантажень, як з боку електричної енергосистеми, так і безпосередньо рухової установки, що ускладнює реалізацію представленого алгоритму оптимального управління в реальному часі, обґрунтовано доцільність застосування нечітких алгоритмів для підвищення ефективності процесів керування. Отримані результати можуть бути використані при побудові високоефективних систем керування судновими комбінованими пропульсивними комплексами для покращення якісних показників електричної енергії в судновій енергетичній системі та забезпечення працездатність суднової енергосистеми при аварійних ситуаціях. Ключові слова: математична модель, судновий пропульсивний комплекс, диференціальний привод, валогенератор, оптимальне керування, регулятор.