[發明專利]一種船舶航速優化的動態轉速微調方法

在審

• 申請號: 202111594466.5
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114254438A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 魏慕恒;顏媛媛;張羽;譚笑;張瑞;李永杰
• 申請（專利權）人: 震兌工業智能科技有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 侯永帥

1.一種船舶航速優化的動態轉速微調方法，其特征在于，包括如下步驟：

按照固定時間段，預處理船舶航行數據，得到處理后的航行數據；

利用聚類算法，將所述處理后的航行數據劃分成多組與不同工況對應的數據；

基于多項式函數，并引入指數遺忘因子，建立每組數據中海里油耗與主機轉速之間的函數關系，得到多個擬合模型；

獲取當前航行數據，聚類得到實際工況，根據實際工況對應的擬合模型，在當前航行數據中當前主機轉速的設定范圍內獲取距離當前主機轉速最近的極小值點，若極小值點的海里油耗小于根據當前主機轉速得到的當前海里油耗，則調整當前主機轉速到極小值點，否則保持當前主機轉速不變。

2.根據權利要求1所述的船舶航速優化的動態轉速微調方法，其特征在于，所述航行數據包括：時間戳、風速、風向角、艉吃水、艏吃水、主機燃油進口流量、主機燃油出口流量、實際航速和主機轉速；

所述預處理船舶航行數據，包括：

剔除假值，包括：剔除非法值，或者離群值；

剔除非正常工作值，包括剔除主機轉速為0和負數的數據；

根據固定時間段，計算轉速變化值的均值，剔除處于過渡態的數據。

3.根據權利要求2所述的船舶航速優化的動態轉速微調方法，其特征在于，所述根據固定時間段，計算轉速變化值的均值，剔除處于過渡態的數據，包括：

按照固定時間段內時間戳的順序，依次計算每相鄰兩個時間戳的主機轉速的偏差值絕對值，匯總取平均后得到轉速變化值的均值；

依次判斷所述偏差值絕對值是否大于所述均值的預設倍數，如果大于，則所述每相鄰兩個時間戳中前一個時間戳標記為過渡態，否則，標記為穩定態；

對所述穩定態的時間戳，如果前后第一預設時間的轉速均值相差超過設定值，則前后第一預設時間內所有時間戳被重新標記為過渡態；

根據第二預設時間劃分為多段時間，識別每段時間內是否存在過渡態，如果存在，則過渡態時間戳前后第二預設時間內出現的最早和最晚的過渡態之間的所有時間戳，都標記為過渡態；

根據標記為過渡態的時間戳，刪除對應的整條航行數據，得到處理后的航行數據。

4.根據權利要求1或3所述的船舶航速優化的動態轉速微調方法，其特征在于，所述工況由沿航行方向的相對風速和平均吃水深度組合得到。

5.根據權利要求4所述的船舶航速優化的動態轉速微調方法，其特征在于，所述多項式函數的階數大于所述船舶的主機前進檔位數，且小于10。

6.根據權利要求5所述的船舶航速優化的動態轉速微調方法，其特征在于，所述指數遺忘因子與時間有關，計算公式是：

其中，x_j表示第j條處理后的航行數據中的主機轉速，Δt_j表示x_j采集時間到當前時刻的時間差的絕對值，α表示預設的衰減因子，0.01≤α≤0.1。

7.根據權利要求6所述的船舶航速優化的動態轉速微調方法，其特征在于，通過建立所述多項式函數的內積矩陣和常數項矩陣，求解擬合模型的系數矩陣；

基于所述指數遺忘因子，以及所述處理后的航行數據中第N個主機轉速對應的內積矩陣的值遞推得到第N+1個主機轉速對應的內積矩陣中的值計算公式是：

其中，0≤i≤M,0≤k≤M，M表示多項式的階數，和表示多項式函數的基函數，x_N+1表示第N+1個主機轉速，t_N+1-t_N表示第N+1個主機轉速與第N個主機轉速的采集時間差，α表示預設的衰減因子，表示內積矩陣中第i+1行第k+1列的值。