一种柴油发电机的节能控制方法
本申请涉及柴油发电机技术领域，尤其涉及一种柴油发电机的节能控制方法，方法包括：响应于柴油发电机的负载需求发生变更，采集柴油发电机的运行状态；依据运行状态和变更后的负载需求构建目标函数，并求解目标函数以确定每个控制参数的目标值；预测将控制参数调节至对应目标值后柴油发电机的运作稳定性以计算控制参数的优先级；将优先级最大值对应的控制参数调节至目标值后，对比实际输出功率和变更后的负载需求；响应于实际输出功率不等于变更后的负载需求，再次调节柴油发电机的控制参数，直至实际输出功率等于变更后的负载需求。本申请的技术方案能够实现柴油发电机精准地节能控制。
发明专利
CN202410100227.7
2024-01-24
CN117605589A
2024-02-27
F02D41/14(2006.01)
山西汇达电信设备有限公司%中国电信集团有限公司河南分公司%中通建设股份有限公司
信劲松;张德生;宿鹏;沈建国;薛国东;郭王强;赵军明;吴东勃;黄晶飞
030000 山西省太原市杏花岭区兵工南马路59号18幢35号;;
郑州银河专利代理有限公司
刘一闯
山西;14
1.一种柴油发电机的节能控制方法，其特征在于，所述节能控制方法包括： 响应于柴油发电机的负载需求发生变更，采集所述柴油发电机的运行状态，所述运行状态包括环境温度、海拔高度和每种控制参数的实时值，所述控制参数包括发动机转速、燃油喷射量和进气门开度； 对于任意一种控制参数，依据所述运行状态和变更后的负载需求构建目标函数，并求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值，所述目标函数以柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求，且节能性能最大为优化目标； 预测将每种控制参数调节至对应目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性，并基于所述运作稳定性计算所述控制参数的优先级，所述优先级与所述运作稳定性呈正相关； 将优先级最大值对应的控制参数作为目标控制参数，并将所述目标控制参数调节至所述目标控制参数的目标值之后，对比所述柴油发电机的实际输出功率和变更后的负载需求； 响应于所述柴油发电机的实际输出功率不等于变更后的负载需求，再次采集所述柴油发电机的运行状态以调节柴油发电机的控制参数，直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时，完成柴油发电机的节能控制。 2.如权利要求1所述的一种柴油发电机的节能控制方法，其特征在于，在求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值之前，所述节能控制方法还包括： 搭建柴油发电机的功率模型，所述功率模型的输入为柴油发电机的运行状态，输出为柴油发电机的输出功率； 在历史时间内，采集柴油发电机的运行状态样本，并将所述运行状态样本时所述柴油发电机的实际输出功率作为样本标签； 将所述状态样本输入所述功率模型以获取模型输出结果； 基于所述模型输出结果和所述样本标签计算均方差损失值； 利用梯度下降法更新所述功率模型以降低所述均方差损失值，完成一次训练；迭代地训练所述功率模型，直至所述均方差损失值小于设定值时，得到训练完毕的功率模型。 3.如权利要求2所述的一种柴油发电机的节能控制方法，其特征在于，所述功率模型为全连接神经网络或线性多项式函数。 4.如权利要求2所述的一种柴油发电机的节能控制方法，其特征在于，对于任意一种控制参数，依据所述运行状态和变更后的负载需求构建目标函数，并求解所述目标函数以确定所述控制参数的目标值包括： 将所述运行状态输入训练完毕的功率模型以获取所述运行状态下柴油发电机的输出功率； 基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度计算单位时间内柴油消耗量，并基于所述柴油消耗量确定所述运行状态下柴油发电机的理论功率； 基于所述输出功率、所述理论功率以及变更后的负载需求构建目标函数，所述目标函数满足关系式： ，其中，/>为运行状态/>下柴油发电机的输出功率，/>为运行状态/>下柴油发电机的理论功率，/>为变更后的负载需求，/>为运行状态/>对应的目标函数的取值； 对于任意一种控制参数，保持所述控制参数之外其它控制参数的数值不变，在所述运行状态中不断调整所述控制参数的取值，利用寻优算法在所述控制参数的取值范围内确定所述控制参数的目标值，其中所述控制参数的目标值使所述目标函数的取值达到最大。 5.如权利要求4所述的一种柴油发电机的节能控制方法，其特征在于，基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度计算单位时间内柴油消耗量包括： 依据柴油发电机的实际测试数据构建发动机的燃油消耗率曲面，所述燃油消耗率曲面包括不同发动机转速、不同燃油喷射量和不同进气门开度下的燃油消耗率，所述燃油消耗率对应于单位时间内的柴油消耗量； 基于所述运行状态中的发动机转速、燃油喷射量和进气门开度查询所述燃油消耗率曲面以确定单位时间内柴油消耗量。 6.如权利要求4所述的一种柴油发电机的节能控制方法，其特征在于，所述预测将每种控制参数调节至对应目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性，并基于所述运作稳定性计算所述控制参数的优先级包括： 对于任意一种控制参数，在所述运行状态中将所述控制参数的取值替换为所述控制参数的目标值，得到所述控制参数的目标运行状态； 将所述目标运行状态输入所述目标函数，将所述目标函数的取值作为所述控制参数的控制效果评价值； 在所述运行状态中，依据所述控制参数的实时值与所述目标值之间差值的绝对值计算所述控制参数的运作稳定性，所述运作稳定性满足关系式： ，其中，/>为所述运行状态中控制参数/>的实时值，/>为所述运行状态中控制参数/>的目标值，/>为控制参数/>的运作稳定性； 基于所述运作稳定性和所述控制效果评价值计算所述控制参数的优先级。 7.如权利要求6所述的一种柴油发电机的节能控制方法，其特征在于，所述控制参数的优先级满足关系式： ，其中，/>为控制参数/>的运作稳定性，/>为控制参数/>的控制效果评价值，/>为控制参数/>的优先级。 8.如权利要求1所述的一种柴油发电机的节能控制方法，其特征在于，再次采集所述柴油发电机的运行状态以调节柴油发电机的控制参数，直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时，完成柴油发电机的节能控制包括： 将所述目标控制参数调节至所述目标控制参数的目标值之后，再次采集所述柴油发电机的运行状态，再次采集的运行状态中所述目标控制参数的数值等于所述目标控制参数的目标值； 依据再次采集的运行状态调节柴油发电机的控制参数； 迭代地调节柴油发电机的控制参数，直至所述柴油发电机的实际输出功率等于变更后的负载需求时，停止调节。