Оптимізаційне керування гібридною енергетичною установкою амфібійного судна на повітряній подушці на основі модельно-прогнозного підходу

Abstract

Амфібійні судна на повітряній подушці з їх унікальним експлуатаційним профілем, що включає рух по воді, суші, льоду та болотистій місцевості, характеризується значними та швидкозмінними коливаннями потужності, необхідної для роботи нагнітачів повітряної подушки та рушійного комплексу. Одним з напрямків вирішення цієї проблеми є гібридизація енергетичних установок. Ключовим елементом, що визначає успішність гібридної системи, є стратегія управління енергією (Energy Management Strategy, EMS). У роботі запропоновано комплексний підхід до підвищення енергоефективності амфібійних суден на повітряній подушці. Розроблено уточнену математичну модель паралельної дизель-електричної гібридної енергетичної установки, що враховує нелінійні характеристики основного обладнання. Цільовою функцією керування є мінімізація сукупної витрати палива протягом експлуатаційного циклу при дотриманні всіх фізичних та експлуатаційних обмежень компонентів установки. Мета. Підвищення енергоефективності амфібійних суден на повітряній подушці шляхом застосування гібридних енергетичних установок та передових стратегій керування. Методика. Ця робота здійснювалася на основі математичного моделювання та методів оптимального енергоменеджменту, ефективність запропонованої стратегії оцінювалася шляхом імітаційного моделювання та порівняння з традиційними методами керування. Результати. На основі побудованої математичної моделі сформульовано та синтезовано стратегію оптимального енергоменеджменту, що базується на методології модельно-прогнозного керування. Практична значимість. Запропонований підхід може бути використаний як на етапі проектування для оптимізації складу та параметрів обладнання гібридних енергетичних установок, так і безпосередньо в бортовій системі керування для досягнення значної економії палива та зниження екологічного навантаження.