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龙图腾网获悉中电科(宁波)海洋电子研究院有限公司;中国船级社浙江分社;江苏科技大学申请的专利基于增量PID算法的船舶主机转速控制系统的调速方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114647184B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210106729.1，技术领域涉及：G05B11/42；该发明授权基于增量PID算法的船舶主机转速控制系统的调速方法是由王小春;连雪海;周勇;王强;李宝健;徐斌;姚曙科;王为民;陈赟;唐文献设计研发完成，并于2022-01-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于增量PID算法的船舶主机转速控制系统的调速方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于增量PID算法的船舶主机转速控制系统的调速方法，首先预设船舶主机转速：预设每个档位的喷油量与转速的对应值；然后确定喷油量与转速关系；最后对船舶主机转速进行调节。本发明的船舶主机转速调速方法采用PID控制算法，PID控制算法中的微分环节可根据偏差变化速度判断船舶主机转速的变化趋势，实现对主机转速的超前调节的作用；采用PID参数自整定的方式，用于避免不同船型、不同载重所带来的影响，增加该方法的适用性；同时本发明通过设置主机转速调节触发条件，避免主机转速调节太过频繁，消除由于频繁动作所引起的震荡；并根据转速与喷油量的变化关系判断螺旋桨在海水中所处状态。

本发明授权基于增量PID算法的船舶主机转速控制系统的调速方法在权利要求书中公布了：1.一种基于增量PID算法的船舶主机转速控制系统的调速方法，其中船舶主机转速控制系统，包括总控系统、PID控制器、采集器、运算器以及船舶主机组件；通过采集器采集船舶主机组件数据，并发送至运算器处理，PID控制器通过运算器的处理结果进行相应的调整控制策略，并通过总控系统对船舶主机组件实施控制；采集器包括转速传感器、燃油压力传感器以及柴油机气缸表，转速传感器用于测量船舶主机的实时转速，燃油压力传感器用于测量喷油器喷嘴的燃油压力，柴油机气缸表用于测量柴油机气缸压力； 控制方法具体步骤如下： 步骤1：预设船舶主机转速：预设每个档位的喷油量与转速的对应值； 步骤2：确定喷油量与转速关系 2.1：总控系统通过访问数据库获取前期所采集的数据簇G1jPxj前，Pzj前，Nrj前，j为正整数，其中，Pxj前为喷油器喷嘴的燃油压力，通过燃油压力传感器测量获得，Pzj前为柴油机气缸压力，通过柴油机气缸表测量获得，Nrj前为主机转速，通过转速传感器测量获得； 2.2：总控系统根据下述公式1：计算主机的喷油量Qj前，然后把数据簇G1jPxi前，Pzi前，Nri前简化为数据簇G2jQi前，Nri前； 公式1中，ρx为喷油器喷嘴的密度，为已知量；Px为喷油器喷嘴的燃油压力；PZ为柴油机气缸压力；ux为喷嘴的流量系数，喷嘴型号确定时，该值随之确定；Ax为喷嘴的截面积，喷嘴型号确定时，该值随之确定； 2.3：总控系统遍历数据簇G2jQj前，Nrj前，并与公式2进行对比： 当G2jQj前，Nrj前满足公式2内任一条件时，舍弃该组数据；当G2jQj前，Nrj前对公式2内所有条件都不满足时，保存该组数据，组成数据簇G3n0≤n≤j，其中，数据簇G3n为螺旋桨处于半入水状态时，喷油量与转速的对应关系； Q1-Q10为船型的“进一”档、“进二”档、“进三”档、“进四”档、“进五”档、“退一”档、“退二”档、“退三”档、“退四”档、“退五”档的喷油量；Nr1-Nr10为船型的“进一”档、“进二”档、“进三”档、“进四”档、“进五”档、“退一”档、“退二”档、“退三”档、“退四”档、“退五”档的转速； 2.4：总控系统通过调用MATLAB软件对数据簇G3n进行分析计算，获得螺旋桨处于半入水状态时，喷油量Q随转速n的变化关系式3： Q＝f1n3 步骤3：对船舶主机转速进行调节 3.1：通过总控系统获取船舶主机当前所处档位，确定其档位规定的转速Nra和喷油量Qg； 3.2：转速传感器每隔t1采集一次主机的实时转速Nr11k，并计算实时转速Nr11k与目标转速的差值ΔNr″：ΔNr″＝Nrllk-Nrg； 3.3：通过燃油压力传感器和柴油机气缸表测量喷油器喷嘴的燃油压力Px与柴油机气缸压力PZ，总控系统根据公式1计算主机的喷油量Q11k；并计算实时喷油量的值与目标转速对应喷油量的差值ΔQ″：ΔQ″＝Q11k-Qg； 3.4：总控系统根据ΔNr″与ΔQ″的值，通过查询下述船舶主机工况情况表，获取船舶主机当前所处工况及螺旋桨状态；若船舶主机为工况一，则表示螺旋桨转速正常波动，无需调节，转至步骤3.2；若船舶主机为工况五或工况九，则表示螺旋桨处于档位切换过程，转至步骤3.5；若船舶主机为工况二或工况三或工况四或工况七，则表示螺旋桨在全出水状态与全入水状态之间切换，需要调节，转至步骤3.8；若船舶主机为工况六或工况八，则表示螺旋桨转速正处于前期调整过程中，需继续调节，转至步骤3.2； 表中，e表示预设的转速波动的最大值；f表示预设的喷油量波动的最大值； 3.5：转速传感器每隔t1采集一次主机的实时转速Nr11′k，并发送至运算器，运算器计算实时转速与目标转速的差值ΔNr′：ΔNr′＝Nr11′k-Nrg； 3.6：通过燃油压力传感器和柴油机气缸表测量喷油器喷嘴的燃油压力P′x与柴油机气缸压力P′z，并发送至运算器，运算器根据公式3计算主机的喷油量Q11′k；并计算实时喷油量的值与目标转速对应喷油量的差值ΔQ′：ΔQ′＝Q11′k-Q 3.7：运算器判断ΔNr′≥e且ΔQ′≥f或者-e≥ΔNr′且-f≥ΔQ′是否成立；若成立，则表示档位切换尚未完成，转至步骤3.5；若不成立，则表示档位切换已完成，转至步骤3.1； 3.8：总控系统通过速度传感器获取第k-2、k-1、k个采集时刻的主机转速Nr11k-2、Nr11k-1、Nr11；并计算第k-2、k-1、k个采集时刻的偏差信号ek-2、ek-1、ek： ek-2＝Nr11k-2-Nr ek-1＝Nr11k-1-Nr ek＝Nr11-Nr 3.9：总控系统计算第kk≥4个采集时刻的PID控制器的输出量即船舶主机转速uk； uk＝uk-1+K[ek-ek-1]+Kek+K[ek-2ek-1+ek-2] 其中，ek为k时刻偏差信号，即为船舶主机转速的测量值与船舶主机目标转速的差值； 为比例系数；K为积分系数；K为微分系数；T为积分时间常数；Td为微分时间常数； 3.10：总控系统根据公式3计算转速uk所需的喷油量Qk； 3.11：总控系统改变船舶主机的喷油量至Qk，并转至步骤3.2。

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