本发明公开了一种基于集总参数法进行船舶动力系统建模方法和装置，适用于各种类型的船舶动力系统，包括不同种类和规模的船舶，可以用于建模不同类型的动力装置以及推进装置。相对于基于细节物理模型的建模方法，集总参数法建模过程更为简化和快速，通过使用参数化模型和简化的数学表达式，可以更快地建立和求解系统模型。适用于实时应用场景，可以用于实时仿真和控制系统。通过使用简化的模型和高效的求解算法，可以在实时环境中运行和响应。通过建立组件之间的传递关系和能量平衡方程，可以准确描述各个组件之间的相互作用和能量传递。
一种基于集总参数法的面向船舶动力系统快速建模方法和
装置
技术领域
[0001] 本发明属于系统建模技术领域，尤其涉及一种基于集总参数法的面向船舶动力系统快速建模方法和装置。
背景技术
[0002] 船舶动力系统通常包括对管网系统的仿真与对船舶动力系统中的设备的仿真。目前主要采用节点压力法求解管网系统，该方法重点关注管网系统中的压力、温度、比焓值，流量等宏观参数，通过忽略一些复杂的内部变化，以减小计算量。对设备模块的仿真主要采用管网系统与设备模型的耦合方法，确定管网系统与设备模块的耦合参数，并针对耦合参数对设备模型进行相应的简化，从而建立船舶动力系统中的设备模型。
[0003] 但是由于管网系统与设备所关注的参数有差异，因此二者的建模方法和求解方法的并不完全一致，在进行数据交换时，对于不同的交换数据，可能会对求解计算产生不同程度的稳定性影响。另外，对系统的仿真一般都要求达到实时甚至超实时，而目前的仿真技术精细化程度还不够高，而且传统的船舶动力系统建模方法需要考虑大量复杂的耦合关系，存在建模过程缓慢、计算复杂度高和实时性不足。
发明内容
[0004] 针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于集总参数法的面向船舶动力系统快速建模方法，所述方法包括以下步骤：
[0005] S1、确定船舶动力系统的系统边界和设备组件，基于船舶动力系统的特性和功能，各设备组件之间的耦合关系和信号传递路径，确定需要建模的设备组件，所述设备组件包括主机装置、推进装置和传动装置；
[0006] S2、定义各设备组件的参数和初始条件，所述参数包括输入和输出信号，所述输入信号包括控制信号、环境条件或其他设备组件的输出信号，所述输出信号包括转速、推力、扭矩，所述初始条件包括各设备组件的初始状态、初始值和初始输入；
[0007] S3、建立设备组件模型，基于各设备组件的参数特性，选择模型方程对每个设备组件进行建模；
[0008] S4、建立整体系统模型，根据各设备组件之间的耦合关系，各设备组件的输入和输出信号传递路径，构建整体船舶动力系统模型；
[0009] S5、使用欧拉方法求解整体系统方程，并对船舶动力系统模型进行验证，根据验证结果进行调整和修正。
[0010] 其中，建立设备组件模型包括，主机装置建模、推进装置建模和传动装置建模；
[0011] 所述主机装置建模包括，使用传输函数模型表示发动机的动力输出，使用一阶惯性模型可以表示发动机的加速响应，建立发动机模型：
[0012] T_engine(s)＝K_engine/(Ts+1)
[0013] 其中，T_engine(s)是发动机的传输函数，K_engine是增益参数，T是时间常数；
[0014] 使用质量和力的关系表示船舶加速度的变化，根据发动机输出的力和船舶的质量，建立船舶加速度的动力学模型：
[0015] a_ship＝F_engine/m_ship
[0016] 其中，a_ship是船舶的加速度，F_engine是发动机输出的力，m_ship是船舶的质量。
[0017] 所述推进装置建模包括，使用传输函数模型表示螺旋桨的推进特性，使用二阶惯性模型表示螺旋桨的推进力响应，建立螺旋桨模型：
[0018] T_propeller(s)＝(K_propeller*ω_n^2)/(s^2+2ξω_n s+ω_n^2)
[0019] 其中，T_propeller(s)是螺旋桨的传输函数，K_propeller是增益参数，ω_n是自然频率，ξ是阻尼比；
[0020] 根据螺旋桨的推进特性和船舶的运动状态，建立推进力的动力学模型，推进力与螺旋桨的传输函数和船舶的速度之间存在以下关系：
[0021] F_propulsion＝T_propeller*ω_propeller*r_propeller‑F_resistance[0022] 其中，F_propulsion是推进力，T_propeller是螺旋桨的传输函数，ω_propeller是螺旋桨的转速，r_propeller是螺旋桨半径，F_resistance是船舶的阻力。
[0023] 所述传动装置建模包括，使用传输函数模型表示传动装置的传递特性，使用一阶惯性模型可以表示传动装置的响应，建立传动装置模型：
[0024] T_transmission(s)＝K_transmission/(Ts+1)
[0025] 其中，T_transmission(s)是传动装置的传输函数，K_transmission是增益参数，T是时间常数；
[0026] 根据传动装置的输出和螺旋桨的输入，建立轴线和螺旋桨之间的传递关系，将传动装置的输出直接连接到螺旋桨的输入，建立轴线和螺旋桨模型：
[0027] ω_propeller＝T_transmission*ω_engine
[0028] 其中，ω_propeller是螺旋桨的转速，T_transmission是传动装置的传输函数，ω_engine是发动机的转速。
[0029] 其中，建立整体系统模型包括：
[0030] 基于动力平衡方程，根据各设备组件的耦合关系以及船舶系统的惯性、阻力、外部激励、推进力、负载因素，构建整体船舶动力系统方程，船舶动力系统的整体动力平衡方程可以表示为：
[0031] M_sys*dV/dt+(C_sys+C_prop)*V+(D_sys+D_prop)*V^2+G_sys＝T_prop‑T_res‑T_load
[0032] 其中，V是船舶速度，M_sys是船舶总惯性质量，C_sys是船舶总阻力系数(包括船体阻力、附加阻力等)，D_sys是船舶总阻力的二次项系数，G_sys是环境引起的外部激励(如风浪力)，T_prop是推进装置产生的推力，T_res是发动机产生的阻力，T_load是船舶承载的外部负载；
[0033] 发动机产生的阻力T_res可以表示为：
[0034] T_res＝f(V,N)‑T_prop
[0035] 其中，N是发动机的转速，f(V,N)是船舶速度和发动机转速的函数，为发动机在给定工况下产生的阻力；
[0036] 推进装置产生的推力可以表示为：
[0037] T_prop＝f(N)*A*ρ*(M‑M_0)^2
[0038] 其中，M是推进装置的转速，f(M)是转速的效率函数，A是推进装置的有效面积，ρ是水的密度，M_0是推进装置的无推力转速。
[0039] 其中，使用欧拉方法求解整体系统方程包括，
[0040] 将时间离散化为等间隔的时间步长Δt，并用n表示时间步数；
[0041] 初始化条件，设定初始时间t0和各设备组件初始状态变量值；
[0042] 迭代求解，对于每个时间步n＝1,2,...，重复以下步骤：
[0043] 计算当前时间t＝t0+n*Δt；
[0044] 根据集总参数法建立的整体系统方程，计算每个设备组件的状态变量的下一个时间步的值，对于设备组件i，可以表示为：
[0045] x_i[n+1]＝x_i[n]+Δt*f_i(x_1[n],x_2[n],...,x_N[n])
[0046] 其中，x_i[n]表示设备组件i在时间步n的状态变量值，f_i表示设备组件i的状态变量的变化率函数；
[0047] 求解完成后，获得每个时间步长上设备组件的状态变量值x_i[n]，其中i表示设备组件编号，n表示时间步数。
[0048] 其中，对于设备组件确定状态变量的变化率函数f_i包括：
[0049] 对于发动机使用以下形式表示变化率函数：
[0050] f_i＝(P_i‑P_load)/(V_i*η_i)
[0051] 其中，P_i是主机装置的输出功率，P_load是负载功率，V_i是电机的电压，η_i是电机的效率；
[0052] 对于推进装置使用以下形式表示变化率函数：
[0053] f_i＝(T_i‑T_res)/J_i
[0054] 其中，T_i是推进装置的输出推力，T_res是阻力推力，J_i是推进装置的转动惯量；
[0055] 对于传动装置基于传动效率和传动比等因素，使用以下形式表示变化率函数：
[0056] f_i＝(T_i‑T_load)/(J_i*η_i)
[0057] 其中，T_i是传动装置的输出扭矩，T_load是负载扭矩，J_i是传动装置的转动惯量，η_i是传动装置的传动效率。
[0058] 其中，对建立的船舶动力系统模型进行验证和修正包括：
[0059] 收集船舶动力系统实际运行数据、测试结果或已知的性能数据，包括船舶速度、推力、转速、燃料消耗的数据，用于与模型预测结果进行比较和验证；
[0060] 使用收集的数据对模型中的参数进行辨识和校准，通过比较模型预测结果与实际数据，调整模型中的参数，以使模型能够更准确地预测实际情况；
[0061] 使用独立的数据集或实验结果验证模型的准确性和适用性，比较模型预测结果与实际观测值的差异；
[0062] 对比模型预测结果与实际观测值分析误差，并根据误差分析的结果，进行模型修正和调整；
[0063] 对修正后的模型进行进一步的验证，并根据验证结果进行优化，重复进行模型验证和修正的过程，直到模型稳定。
[0064] 本发明通过基于集总参数法进行船舶动力系统建模，适用于各种类型的船舶动力系统，包括不同种类和规模的船舶，可以用于建模不同类型的动力装置以及推进装置。相对于基于细节物理模型的建模方法，集总参数法建模过程更为简化和快速，通过使用参数化模型和简化的数学表达式，可以更快地建立和求解系统模型。适用于实时应用场景，可以用于实时仿真和控制系统。通过使用简化的模型和高效的求解算法，可以在实时环境中运行和响应。通过建立组件之间的传递关系和能量平衡方程，可以准确描述各个组件之间的相互作用和能量传递。
附图说明
[0065] 通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
[0066] 图1是示出根据本发明实施例的一种基于集总参数法的面向船舶动力系统快速建模方法的流程图。
具体实施方式
[0067] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0068] 在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
[0069] 应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。
[0070] 应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0071] 取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
[0072] 还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0073] 船舶动力系统的仿真可以包括对管网系统的仿真和对船舶动力设备的仿真。对于船舶管网系统的仿真，可以使用计算流体力学(CFD)方法来模拟流体在管道和组件中的流动和传热行为，CFD方法基于Navier‑Stokes方程和热传导方程，通过网格划分和数值求解方法，计算流体的速度、压力和温度分布等参数。但是存在管网系统的仿真面临着计算复杂度高、网格生成和求解方法选择的困难等问题。大规模管网系统的仿真需要高性能计算资源和较长的计算时间。此外，准确的边界条件和物理参数输入也是一个挑战。
[0074] 船舶动力设备的仿真可以采用多种方法，对于内燃机(如柴油机或燃气轮机)，可以使用热力学模型和动力学方程进行建模。对于推进装置(如螺旋桨或喷水推进器)，可以使用推力计算公式或CFD方法进行仿真。对于传动装置，可以使用多体动力学模型或传动系统振动分析方法进行仿真。但是存在船舶动力设备的仿真涉及到多个物理学领域的耦合和复杂的非线性行为。建模和仿真过程需要准确的参数和边界条件，以及适当的数值方法和计算技术。参数的准确性和数据的可用性可能会对建模结果的准确性产生影响。
[0075] 如图1所示，本发明公开了一种基于集总参数法的面向船舶动力系统快速建模方法，所述方法包括：
[0076] S1、确定船舶动力系统的系统边界和设备组件，基于船舶动力系统的特性和功能，各设备组件之间的耦合关系和信号传递路径，确定需要建模的设备组件，所述设备组件包括主机装置、推进装置和传动装置。
[0077] 在船舶动力系统中，各设备组件之间存在紧密的耦合关系和信号传递路径。在某一实施例中，主机装置通过传动装置将动力传递给推进装置，推进装置将动力转化为推进力推动船舶前进。信号(如扭矩、转速、温度等)在设备组件之间通过机械连接、传感器和控制系统进行传递和交互。
[0078] 基于集总参数法的快速建模方法可以有效地对船舶动力系统进行建模，确定船舶动力系统的系统边界和设备组件是建立集总参数模型的关键步骤。在某一实施例中，确定船舶动力系统的系统边界是指确定要包含在模型中的范围和边界。考虑船舶动力系统的功能和特性，确定需要涵盖的主要能量转换和传输过程。通常，系统边界应该包括主机装置、推进装置、传动装置以及与这些组件直接相关的设备和子系统。
[0079] 根据船舶动力系统的特性和功能，确定需要建模的设备组件。在某一实施例中，主要设备组件通常包括主机装置、推进装置和传动装置。此外，根据具体需求，还可以包括与船舶动力系统紧密相关的附加设备，如燃料供应系统、冷却系统、润滑系统等。
[0080] 在确定设备组件时，要考虑能量的流动和信号的传递路径。确定设备组件之间的能量传输路径，包括动力传递、热量传递和流体传输等。确定设备组件之间的信号传递路径，包括传感器、控制系统和信号接口等。
[0081] S2、定义各设备组件的参数和初始条件，所述参数包括输入和输出信号，所述输入信号包括控制信号、环境条件或其他设备组件的输出信号，所述输出信号包括转速、推力、扭矩，所述初始条件包括各设备组件的初始状态、初始值和初始输入。
[0082] 确定系统边界和设备组件时，要考虑关键参数和其相互作用。在某一实施例中，确定对船舶动力系统性能影响较大的关键参数，如功率、扭矩、转速、温度等，考虑设备组件之间的相互作用和耦合关系。
[0083] 确定每个设备组件的输入信号和输出信号。在某一实施例中，输入信号是指进入设备组件的信号，可以包括控制信号、环境条件或其他设备组件的输出信号。输出信号是设备组件生成的信号，如转速、推力、扭矩等。
[0084] 在某一实施例中，对于主机装置，输入信号可以包括燃料供应、冷却水温度和压力等。输出信号可以包括主机转速、发动机功率等。对于推进装置，输入信号可以包括主机输出的扭矩和转速等。输出信号可以包括推力、螺旋桨转速等。对于传动装置，输入信号可以包括主机输出的扭矩和转速，输出信号可以包括传动轴的转速和扭矩。
[0085] 在某一实施例中，初始条件是指模型开始仿真时各设备组件的初始状态、初始值和初始输入。
[0086] 在某一实施例中，对于主机装置，初始条件可以包括主机的初始转速、初始温度和初始压力等。对于推进装置，初始条件可以包括推进装置的初始转速和螺旋桨位置等。对于传动装置，初始条件可以包括传动轴的初始转速和初始扭矩等。
[0087] 在某一实施例中，船舶动力系统中的参数和初始条件可能随着时间和操作条件的变化而变化。考虑设备组件之间的相互影响和耦合关系，确保参数和初始条件的变化在模型中得到准确反映。
[0088] S3、建立设备组件模型，基于各设备组件的参数特性，选择模型方程对每个设备组件进行建模。
[0089] 基于集总参数法的快速建模方法可以根据具体需求和船舶动力系统的特点，选择选择适当的模型方程来建立船舶动力系统中的设备组件模型。
[0090] 在选择模型方程时，选择的模型方程应能准确描述设备组件的性能特征和行为，具有较高的计算效率，以便在快速建模中实现实时性能，还应基于可用的参数特性数据，如设备制造商提供的性能曲线、实测数据等。因此，设备组件模型需要综合考虑设备特性、数据可用性、模型复杂度和计算需求等因素。
[0091] 在某一实施例中，，建立设备组件模型包括，主机装置建模、推进装置建模和传动装置建模；
[0092] 所述主机装置建模包括，使用传输函数模型表示发动机的动力输出，使用一阶惯性模型可以表示发动机的加速响应，建立发动机模型：
[0093] T_engine(s)＝K_engine/(Ts+1)
[0094] 其中，T_engine(s)是发动机的传输函数，K_engine是增益参数，T是时间常数；
[0095] 使用质量和力的关系表示船舶加速度的变化，根据发动机输出的力和船舶的质量，建立船舶加速度的动力学模型：
[0096] a_ship＝F_engine/m_ship
[0097] 其中，a_ship是船舶的加速度，F_engine是发动机输出的力，m_ship是船舶的质量。
[0098] 在某一实施例中，所述推进装置建模包括，使用传输函数模型表示螺旋桨的推进特性，使用二阶惯性模型表示螺旋桨的推进力响应，建立螺旋桨模型：
[0099] T_propeller(s)＝(K_propeller*ω_n^2)/(s^2+2ξω_n s+ω_n^2)
[0100] 其中，T_propeller(s)是螺旋桨的传输函数，K_propeller是增益参数，ω_n是自然频率，ξ是阻尼比；
[0101] 根据螺旋桨的推进特性和船舶的运动状态，建立推进力的动力学模型，推进力与螺旋桨的传输函数和船舶的速度之间存在以下关系：
[0102] F_propulsion＝T_propeller*ω_propeller*r_propeller‑F_resistance[0103] 其中，F_propulsion是推进力，T_propeller是螺旋桨的传输函数，ω_propeller是螺旋桨的转速，r_propeller是螺旋桨半径，F_resistance是船舶的阻力。
[0104] 在某一实施例中，所述传动装置建模包括，使用传输函数模型表示传动装置的传递特性，使用一阶惯性模型可以表示传动装置的响应，建立传动装置模型：
[0105] T_transmission(s)＝K_transmission/(Ts+1)
[0106] 其中，T_transmission(s)是传动装置的传输函数，K_transmission是增益参数，T是时间常数；
[0107] 根据传动装置的输出和螺旋桨的输入，建立轴线和螺旋桨之间的传递关系，将传动装置的输出直接连接到螺旋桨的输入，建立轴线和螺旋桨模型：
[0108] ω_propeller＝T_transmission*ω_engine
[0109] 其中，ω_propeller是螺旋桨的转速，T_transmission是传动装置的传输函数，ω_engine是发动机的转速。
[0110] S4、建立整体系统模型，根据各设备组件之间的耦合关系，各设备组件的输入和输出信号传递路径，构建整体船舶动力系统模型。
[0111] 确定设备组件之间的耦合关系和各设备组件之间的能量传递和信号传递机制。例如，主机装置的输出将作为推进装置的输入，传动装置将传递主机的扭矩和转速到推进装置。基于输入信号和输出信号的传递路径，确定信号在系统中的流动方向和传递方式，所述信号可以是控制信号、环境条件或其他设备组件的输出信号。
[0112] 在某一实施例中，，建立整体系统模型包括：
[0113] 基于动力平衡方程，根据各设备组件的耦合关系以及船舶系统的惯性、阻力、外部激励、推进力、负载因素，构建整体船舶动力系统方程，船舶动力系统的整体动力平衡方程可以表示为：
[0114] M_sys*dV/dt+(C_sys+C_prop)*V+(D_sys+D_prop)*V^2+G_sys＝T_prop‑T_res‑T_load
[0115] 其中，V是船舶速度，M_sys是船舶总惯性质量，C_sys是船舶总阻力系数(包括船体阻力、附加阻力等)，D_sys是船舶总阻力的二次项系数，G_sys是环境引起的外部激励(如风浪力)，T_prop是推进装置产生的推力，T_res是发动机产生的阻力，T_load是船舶承载的外部负载；
[0116] 发动机产生的阻力T_res可以表示为：
[0117] T_res＝f(V,N)‑T_prop
[0118] 其中，N是发动机的转速，f(V,N)是船舶速度和发动机转速的函数，为发动机在给定工况下产生的阻力；
[0119] 推进装置产生的推力可以表示为：
[0120] T_prop＝f(N)*A*ρ*(M‑M_0)^2
[0121] 其中，M是推进装置的转速，f(M)是转速的效率函数，A是推进装置的有效面积，ρ是水的密度，M_0是推进装置的无推力转速。
[0122] S5、使用欧拉方法求解整体系统方程，并对船舶动力系统模型进行验证，根据验证结果进行调整和修正。
[0123] 通过求解整体系统方程、验证模型、调整和修正模型，可以建立更准确和可靠的船舶动力系统模型。这样的模型可以用于系统分析、性能预测、优化设计等应用，提高船舶动力系统的效率和可靠性。
[0124] 通过求解整体系统方程，可以得到船舶动力系统在不同时间点上的状态和响应。将模型的输出结果与实际观测数据进行比较，验证模型的准确性。可以使用实验数据、历史数据或其他可靠数据源进行验证。根据验证结果，对模型进行调整和修正。这可能包括调整模型参数、改进模型方程、修正耦合关系等。模型验证、调整和修正是一个迭代的过程。在进行调整和修正后，再次验证模型的准确性。如果模型的输出与实际观测一致，可以继续使用模型进行预测和分析。如果仍存在差异，需要进一步调整和修正模型，直到模型能够准确地描述船舶动力系统的行为。
[0125] 在某一实施例中，，使用欧拉方法求解整体系统方程包括，
[0126] 将时间离散化为等间隔的时间步长Δt，并用n表示时间步数；
[0127] 初始化条件，设定初始时间t0和各设备组件初始状态变量值；
[0128] 迭代求解，对于每个时间步n＝1,2,...，重复以下步骤：
[0129] 计算当前时间t＝t0+n*Δt；
[0130] 根据集总参数法建立的整体系统方程，计算每个设备组件的状态变量的下一个时间步的值，对于设备组件i，可以表示为：
[0131] x_i[n+1]＝x_i[n]+Δt*f_i(x_1[n],x_2[n],...,x_N[n])
[0132] 其中，x_i[n]表示设备组件i在时间步n的状态变量值，f_i表示设备组件i的状态变量的变化率函数；
[0133] 求解完成后，获得每个时间步长上设备组件的状态变量值x_i[n]，其中i表示设备组件编号，n表示时间步数。
[0134] 在某一实施例中，，对于设备组件确定状态变量的变化率函数f_i包括：
[0135] 在某一实施例中，对于发动机使用以下形式表示变化率函数：
[0136] f_i＝(P_i‑P_load)/(V_i*η_i)
[0137] 其中，P_i是主机装置的输出功率，P_load是负载功率，V_i是电机的电压，η_i是电机的效率；
[0138] 在某一实施例中，对于推进装置使用以下形式表示变化率函数：
[0139] f_i＝(T_i‑T_res)/J_i
[0140] 其中，T_i是推进装置的输出推力，T_res是阻力推力，J_i是推进装置的转动惯量；
[0141] 在某一实施例中，对于传动装置基于传动效率和传动比等因素，使用以下形式表示变化率函数：
[0142] f_i＝(T_i‑T_load)/(J_i*η_i)
[0143] 其中，T_i是传动装置的输出扭矩，T_load是负载扭矩，J_i是传动装置的转动惯量，η_i是传动装置的传动效率。
[0144] 在某一实施例中，对建立的船舶动力系统模型进行验证和修正包括：
[0145] 收集船舶动力系统实际运行数据、测试结果或已知的性能数据，包括船舶速度、推力、转速、燃料消耗的数据，用于与模型预测结果进行比较和验证；
[0146] 使用收集的数据对模型中的参数进行辨识和校准，通过比较模型预测结果与实际数据，调整模型中的参数，以使模型能够更准确地预测实际情况；
[0147] 使用独立的数据集或实验结果验证模型的准确性和适用性，比较模型预测结果与实际观测值的差异；
[0148] 对比模型预测结果与实际观测值分析误差，并根据误差分析的结果，进行模型修正和调整；
[0149] 对修正后的模型进行进一步的验证，并根据验证结果进行优化，重复进行模型验证和修正的过程，直到模型稳定。
[0150] 本发明通过基于集总参数法进行船舶动力系统建模，适用于各种类型的船舶动力系统，具有通用性、快速性、实时性，并且耦合性好。
[0151] 需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD‑ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
[0152] 上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
[0153] 可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0154] 附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0155] 描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
[0156] 以上介绍了本发明的较佳实施方式，旨在使得本发明的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的修改、替换、改进，均应包含在本发明所附的权利要求概括的保护范围之内。
