一种柴油发电机的节能控制方法与流程

本技术一般地涉及柴油发电机，尤其涉及一种柴油发电机的节能控制方法。

背景技术：

1、柴油发电机是一种小型发电设备，通常指以柴油等为燃料，以柴油发电机为原动机带动发电机发电的动力机械，具有经济高、耐用性强的优势，能够在恶劣环境条件下工作，广泛应用于矿山、铁路和野外工地等。

2、目前，公开号为cn102232268a的专利申请文件公开了一种实现发电系统节能控制的方法、装置和发电系统，其中的方法包括：获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系；获取所述发电机当前的输出功率；利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速，将发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态。

3、然而，上述方法仅通过调整发电机的转速控制发电机的输出功率，将发电机的转速调节至输出功率对应的最低油耗点，可以实现发电机的节能控制；然而，对于柴油发电机来说，除发电机转速之外，能够影响柴油消耗的因素有很多，如环境温度、海拔高度等等；仅通过调节发电机转速无法实现精准地节能控制。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述技术问题，本技术提供了一种柴油发电机的节能控制方法，能够实现柴油发电机精准地节能控制。

2、本技术提供了一种柴油发电机的节能控制方法，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。

3、在一些实施例中，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。

4、在一些实施例中，所述功率模型为全连接神经网络或线性多项式函数。

5、在一些实施例中，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：

6、，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。

7、在一些实施例中，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。

8、在一些实施例中，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：

9、，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。

10、在一些实施例中，所述控制参数的优先级满足关系式：

11、，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。

12、在一些实施例中，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。

13、本技术的技术方案具有以下有益技术效果：

14、本技术实施例提供的上述一种柴油发电机的节能控制方法，当柴油发电机的负载需求发生变更时，采集柴油发电机的环境温度、海拔高度和每种控制参数的实时值，作为柴油发电机的运行状态；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构建目标函数，确定在运行状态下每一种控制参数的目标值；进一步地，预测每种控制参数调节至目标值之后所述柴油发电机的运作稳定性，依据柴油发电机的运作稳定性计算每种控制参数的优先级，并将优先级最大值对应的控制参数调节至对应的目标值，完成一次控制参数的调整；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，继续执行控制参数的调整，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，完成柴油发电机的节能控制；通过多次控制参数的调整，自适应确定每次控制参数调整时的目标控制参数以及目标控制参数的目标值，在保证输出功率等于变更后的负载需求的同时，保证了柴油发电机的节能性能，且在节能控制过程中，保证柴油发电机的运作稳定性，降低对柴油发电机的损害，实现柴油发电机精准地节能控制。

15、进一步地，在目标函数中，利用柴油发电机的输出功率与理论功率之间的比值反映节能性能，该比值越大，表示节能性能越大；同时，计算柴油发电机的输出功率与变更后的负载需求之间的差异值，目标函数的取值与差异值呈负相关；目标函数越大，表示柴油发电机的输出功率越接近于变更后的负载需求且节能性能越大，也即是说，目标函数越大则控制效果越好。