JP6125124B1 - モータの制御方法及び制御装置 - Google Patents
モータの制御方法及び制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6125124B1 JP6125124B1 JP2016574195A JP2016574195A JP6125124B1 JP 6125124 B1 JP6125124 B1 JP 6125124B1 JP 2016574195 A JP2016574195 A JP 2016574195A JP 2016574195 A JP2016574195 A JP 2016574195A JP 6125124 B1 JP6125124 B1 JP 6125124B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- main engine
- engine output
- motor
- current
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/20—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
- Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
- Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
『また、負荷が主機関5の舶用3乗特性より高い場合は、コントローラ40で「負荷出力−主機関の出力」を演算してプラス(+)側になるので、プラストルク指令であるインバータ指令信号を双方向インバータ27に出力すればモータジェネレータ20は「電動機」となり、主機関5による推進出力に対してトルクアシストをすることができる。』
ガバナにより制御される主機関と、インバータによりトルク制御されるモータとによりプロペラを回転させて船舶を推進させるハイブリッド推進におけるモータの制御方法であって、
現在主機関出力を取得する現在主機関出力取得工程と、
現在のプロペラ回転速度から目標主機関出力を算出する目標主機関出力算出工程と、
前記目標主機関出力と前記現在主機関出力の偏差を使用したPID演算式によりアシストトルク指令値を算出して前記インバータに指示するモータトルク制御工程と、
を備えたことを特徴としている。
前記目標主機関出力が前記現在主機関出力を上回る場合は、前記アシストトルク指令値を減少させ、前記目標主機関出力が前記現在主機関出力を下回る場合は、前記アシストトルク指令値を増加させることを特徴としている。
前記現在主機関出力が前記目標主機関出力を下回る場合に、前記アシストトルク指令値をインバータに指示するに際して下限値を定めることを特徴としている。
前記目標主機関出力算出工程は、前記目標主機関出力と前記プロペラ回転速度の関係を示すデータと、現在の前記プロペラ回転速度から算出することを特徴としている。
ガバナにより制御される主機関と、インバータによりトルク制御されるモータとによってプロペラを回転させるハイブリッド推進に用いるモータの制御装置であって、
現在主機関出力を求める現在主機関出力取得部と、
現在の前記プロペラ回転速度から目標主機関出力を算出する目標主機関出力算出部と、
前記目標主機関出力と前記現在主機関出力の偏差を算出する偏差算出部と、
前記偏差算出部が算出した偏差に基づきアシストトルク指令値を算出して前記インバータに出力するPIDレギュレータと、
を備えたことを特徴としている。
前記現在主機関出力が前記目標主機関出力を下回る場合に、アシストトルク指令値をインバータに指示する際に下限値を定めることを特徴としている。
図2を参照して上記算出の手順の一例をより具体的に説明すれば、例えば、この図2のグラフにおいて、入力されたプロペラ回転速度が450[min -1] である時の目標主機関出力は、
プロペラ回転速度が400 〜500[min -1] での直線の傾きが2.5 なので、
2.5 ×(450[min -1]-400[min -1] )+500[kW]=625 [kW]
となる。
新造船のとき:回転マージン+4%曲線
理想的な就航中: 回転マージン+ 2%曲線
トルクリッチ上限作動線:回転マージン−4%曲線
トルク指令演算値=Kp×{(E(n)−E(n −1)) +Δt /Tl×E(n)
+Td/Δt (E(n)−2E(n−1)+E(n −2)) }
トルク指令値(n) =トルク指令値(n−1) +トルク指令演算値 …(式1)
トルク指令演算値=Kp×{(E(n)+Δt /Tl×ΣEi
+Td/Δt (E(n)−E(n −1))} …(式2)
Kp:比例分ゲイン(P分)、Tl:積分時間(I分)、Td:微分時間(D分)、Δt:演算周期、E(n):現在主機関出力−目標主機関出力=偏差
である。
以下、PIDパラメータの調整について、各成分ごとに説明する。
目標主機関出力と現在主機関出力との偏差が大きく、現在主機関出力が目標機関出力に到達するスピードが遅い、つまりモータ11のアシストスピードが遅い場合は、P分パラメータを現状値より大きい値に調整する。反対に、到達スピードが速い場合は、P分パラメータを現状値より小さい値に調整する。現在主機関出力が目標主機関出力に到達するスピードは、ユーザーの要求又は船舶推進装置1の構成に応じて自由に調整可能。尚、P分パラメータ調整は、I分及びD分パラメータの調整に影響を与えるので、I分、D分パラメータの再調整を行なう。
現在主機関出力が目標主機関出力に到達している時、モータ11の出力が安定しない(ハンチング)時、I分パラメータを現状値より小さい値に調整する。反対にモータ11の応答が鈍い場合はI分パラメータを現状値より大きい値に調整する。尚、I分パラメータ調整は、P分及びD分パラメータの調整に影響を与えるので、P分、D分パラメータの再調整を行なう。
モータ11がオーバシュート又はアンダーシュートする場合は、D分パラメータを現状値より小さい値に調整する。尚、D分パラメータ調整は、P分及びI分パラメータの調整に影響を与えるので、P分、I分パラメータの再調整を行なう。
1.制御動作が開始された後、船舶の乗組員等が速度制御ハンドル15を操作してある位置に設定すると、ハンドル位置を示す信号がコントローラ4の外部信号処理部20に送られ、外部信号処理部20はハンドル位置の信号を処理してガバナ指令値算出部21に送る。ガバナ指令値算出部21は、外部信号処理部20から送られた信号からガバナ指令値(回転数指示)を算出し、ガバナ3に指令する。ガバナ3は、ガバナ指令値(回転数指示)に基づいて主機関2の制御を行う。
現在主機関出力算出部22には、外部信号処理部20で処理された主機関回転速度とラック位置の各信号が入力される。現在主機関出力算出部22は、これら各信号から主機関出力を推定値として演算する。前述したように、現在主機関出力取得部として主機関2に軸馬力計を設け、軸馬力計が検出した主機関出力の実測値を、コントローラ4の外部信号処理部20に出力してもよい。この場合、現在主機関出力算出部22は不要であり、外部信号処理部20から出力された処理済みの主機関出力の実測値を後述する偏差算出部24に与える。
目標主機関出力算出部23には、外部信号処理部20で処理された現在のプロペラ回転速度が入力される。目標主機関出力算出部23は、目標主機関出力とプロペラ回転速度の関係を示す前記制御用データ(図2に例示した)を予め備えており、この制御用データとプロペラ回転速度から、目標主機関出力を算出する。
偏差算出部24は、現在主機関出力算出部22が出力した現在主機関出力と、目標主機関出力算出部23が算出した目標機関出力の偏差を算出する。そして、PIDレギュレータ25は、この偏差と、PID演算式(前記式1、式2)からモータ11のアシストトルク指令を算出する。この場合、現在主機関出力と目標主機関出力の大小関係に対応して、モータ11の状態がモータ力行又はモータ回生に分かれるので、それぞれ次のように制御を行う。
この場合は、図2に例示した「プロペラ性能曲線」のとある回転速度において、同グラフよりも上の位置に現在主機関出力がプロットされる状態であり、船舶が向かい風を受けながら航行しモータ11が動力を生み出している状態(モータ力行)であり以下のような制御を行う。
トルク指令(n)=トルク指令(n−1)+PID演算値
このトルク指令(n)をインバータ12に指令する。トルク指令は増加する。
2)その結果、モータ出力が増加し、モータ11と軸で直結している主機関2の回転速度が増加する。
3)ガバナ3は主機関2の回転速度を維持しようとする為、主機関2に供給する燃料を絞り、主機関出力が低下する。
4)主機関出力と目標機関出力の偏差が小さくなる。
5)主機関出力と目標機関出力の偏差が0より大きい時は、1)に戻り制御を続行する。主機関出力と目標機関出力の偏差が0の時は、現在主機関出力と目標機関出力が一致し、ガバナ3による主機関2の制御及びインバータ12によるモータ11の制御は、現時点での状態を維持する。
この場合は、図2に例示した「プロペラ性能曲線」のとある回転速度において同グラフよりも下の位置に現在主機関出力がプロットされる状態であり、船舶が追い潮に乗って航行しモータ11が発電している状態(モータ回生)であり以下のような制御を行う。
トルク指令(n)=トルク指令(n−1)−PID演算値≧下限リミッタパラメータα このトルク指令(n)をインバータ12に指令する。トルク指令は減少する。
下限リミッタパラメータαが≧0の時は、トルク指令値(n)を0以上に制限する為、モータ11は回生電力を発生しない。
一方、下限リミッタパラメータαが<0の時は、トルク指令値(n)が0未満になる場合もあり、トルク指令値(n)が0未満になった時はモータ11から回生電力が発生する。
3)ガバナ3は主機関2の回転速度を維持しようとする為、主機関2に供給する燃料を増加させ、主機関出力が増加する。
4)主機関出力と目標機関出力の偏差が小さくなる。
5)主機関出力と目標機関出力の偏差が0より小さい時は、1)に戻り制御を続行する。主機関出力と目標機関出力の偏差が0の時は、現在主機関出力と目標機関出力が一致し、ガバナ3による主機関2の制御及びインバータ12によるモータ11の制御は、現時点での状態を維持する。
PIDパラメータの値は各機器の出力、特性等によって変動する。この例では、各機器の仕様を以下のように設定する。
モータ11の容量:295KW
インバータ12の容量:315KW
エンジン発電機の容量:400KW
P分は1.300、I分は0.500、D分は0.000となる。
2…主機関
3…ガバナ
4…コントローラ
9…プロペラ
11…モータ
12…インバータ
22…現在主機関出力取得部としての現在主機関出力算出部
23…目標主機関出力算出部
24…偏差算出部
25…PIDレギュレータ
26…下限リミッタ
Claims (6)
- ガバナにより制御される主機関と、インバータによりトルク制御されるモータとによりプロペラを回転させて船舶を推進させるハイブリッド推進におけるモータの制御方法であって、
現在主機関出力を取得する現在主機関出力取得工程と、
現在のプロペラ回転速度から目標主機関出力を算出する目標主機関出力算出工程と、
前記目標主機関出力と前記現在主機関出力の偏差を使用したPID演算式によりアシストトルク指令値を算出して前記インバータに指示するモータトルク制御工程と、
を備えたことを特徴とするモータの制御方法。 - 前記目標主機関出力が前記現在主機関出力を上回る場合は、前記アシストトルク指令値を減少させ、前記目標主機関出力が前記現在主機関出力を下回る場合は、前記アシストトルク指令値を増加させることを特徴とする請求項1に記載のモータの制御方法。
- 前記現在主機関出力が前記目標主機関出力を下回る場合に、前記アシストトルク指令値をインバータに指示するに際して下限値を定めることを特徴とする請求項1又は2に記載のモータの制御方法。
- 前記目標主機関出力算出工程は、前記目標主機関出力と前記プロペラ回転速度の関係を示すデータと、現在の前記プロペラ回転速度から算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータの制御方法。
- ガバナにより制御される主機関と、インバータによりトルク制御されるモータとによってプロペラを回転させるハイブリッド推進に用いるモータの制御装置であって、
現在主機関出力を取得する現在主機関出力取得部と、
現在の前記プロペラ回転速度から目標主機関出力を算出する目標主機関出力算出部と、
前記目標主機関出力と前記現在主機関出力の偏差を算出する偏差算出部と、
前記偏差算出部が算出した偏差に基づきアシストトルク指令値を算出して前記インバータに出力するPIDレギュレータと、
を備えたことを特徴とするモータの制御装置。 - 前記現在主機関出力が前記目標主機関出力を下回る場合に、アシストトルク指令値をインバータに指示する際に下限値を定めることを特徴とする請求項5記載のモータの制御装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2016/056009 WO2017149590A1 (ja) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | モータの制御方法及び制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6125124B1 true JP6125124B1 (ja) | 2017-05-17 |
JPWO2017149590A1 JPWO2017149590A1 (ja) | 2018-03-08 |
Family
ID=58714663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016574195A Active JP6125124B1 (ja) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | モータの制御方法及び制御装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6125124B1 (ja) |
CN (1) | CN107922041B (ja) |
WO (1) | WO2017149590A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190081518A (ko) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 대우조선해양 주식회사 | 전기추진선박에서의 부하조절장치 및 방법 |
JP2020070001A (ja) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | ヤンマー株式会社 | 船舶用ハイブリッドシステム |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230391437A1 (en) * | 2020-11-05 | 2023-12-07 | Marine Edge Ltd | Compensating for ambient torsional loads affecting marine vessel propulsion |
CN113232783B (zh) * | 2020-12-25 | 2022-09-27 | 北京航空航天大学合肥创新研究院 | 一种无人船速度控制方法及存储介质 |
CN113460280A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-01 | 上海外高桥造船有限公司 | 一种用于fpso的推进器及其控制***、fpso |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007230510A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 船舶 |
JP2011063256A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-31 | Niigata Power Systems Co Ltd | 舶用推進装置 |
JP2013052704A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Nippon Yusen Kk | 船舶の推進装置 |
JP2014169065A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-18 | Hyundai Motor Company Co Ltd | ハイブリッド車両の定速走行制御システムおよび方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4980391B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2012-07-18 | 三井造船株式会社 | 舶用動力システム |
CN103256381A (zh) * | 2012-02-21 | 2013-08-21 | 天津职业技术师范大学 | 超轻度混合动力汽车传动***速比模糊pid控制器 |
JP6029176B2 (ja) * | 2013-03-14 | 2016-11-24 | ヤンマー株式会社 | 船舶 |
CN103332284B (zh) * | 2013-06-27 | 2016-04-13 | 上海海事大学 | 一种混合动力船舶电力推进***的能量管理与控制方法 |
-
2016
- 2016-02-29 CN CN201680049993.9A patent/CN107922041B/zh active Active
- 2016-02-29 WO PCT/JP2016/056009 patent/WO2017149590A1/ja active Application Filing
- 2016-02-29 JP JP2016574195A patent/JP6125124B1/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007230510A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 船舶 |
JP2011063256A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-31 | Niigata Power Systems Co Ltd | 舶用推進装置 |
JP2013052704A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Nippon Yusen Kk | 船舶の推進装置 |
JP2014169065A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-18 | Hyundai Motor Company Co Ltd | ハイブリッド車両の定速走行制御システムおよび方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190081518A (ko) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 대우조선해양 주식회사 | 전기추진선박에서의 부하조절장치 및 방법 |
JP2020070001A (ja) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | ヤンマー株式会社 | 船舶用ハイブリッドシステム |
JP7060491B2 (ja) | 2018-11-02 | 2022-04-26 | ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 | 船舶用ハイブリッドシステム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017149590A1 (ja) | 2017-09-08 |
CN107922041B (zh) | 2020-03-03 |
JPWO2017149590A1 (ja) | 2018-03-08 |
CN107922041A (zh) | 2018-04-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6125124B1 (ja) | モータの制御方法及び制御装置 | |
JP6214075B1 (ja) | 船舶推進方法及び船舶推進装置 | |
US6752670B2 (en) | Ship propulsion system comprising a control that is adapted with regard to dynamics | |
JP5093703B2 (ja) | 排熱回収システムを搭載した船舶の制御装置及びその制御装置を備える船舶 | |
WO2010113653A1 (ja) | 舶用動力システム | |
EP4212428A1 (en) | Electric marine propulsion system and control method | |
JP2002186111A (ja) | ハイブリッド電気自動車のエネルギー制御方法 | |
CN108282122A (zh) | 一种高动态响应的永磁同步电机弱磁扩速方法 | |
JP2005344519A (ja) | 車両用内燃機関の始動制御装置 | |
JP2007318947A (ja) | ステッピングモータの制御装置 | |
JP6697218B2 (ja) | 船舶の推進システム | |
JP2004257294A (ja) | ハイブリッドシステム | |
JP2002186114A (ja) | 負荷従属型電流発生システムを持つ電気モーター駆動車両における電流相互作用方法 | |
JP6640324B2 (ja) | 船舶推進装置及び船舶推進方法 | |
JP6905695B2 (ja) | 気泡発生検出装置および気泡発生検出方法 | |
JP7019369B2 (ja) | 遠隔制御装置 | |
KR100700242B1 (ko) | 동역학에 관한 제어기를 포함한 선박 추진 시스템 | |
JP2522485B2 (ja) | 船舶用自動操舵方式 | |
JP3675186B2 (ja) | 電気推進装置の制御方法 | |
EP4000994A1 (en) | Pcm controlled charging system | |
US11897591B2 (en) | PCM controlled charging system | |
Kim et al. | Suppression of thrust loss for the maximum thrust operation in the electric propulsion ship | |
Gao et al. | Modeling and control of ship propulsion with shaft generator and battery storage system | |
JPS6217345A (ja) | 船舶推進機関の調速装置 | |
CN115929484A (zh) | 主机控制装置及其控制方法和控制程序、存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20170309 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170321 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170404 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6125124 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |