船舶调距桨推进装置及其控制系统的建模与仿真研究

发布时间：2017-03-21 00:07

  本文关键词：船舶调距桨推进装置及其控制系统的建模与仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文对于船舶调距桨推进装置及其控制系统建模与仿真进行了系统的研究。 船舶柴油机-调距桨推进系统可以明显提高船舶的推进效率、改善机-桨的匹配性能、延长柴油机的使用寿命,近年来在实船上得到了广泛应用。论文应用解析方程法、准稳态法和试验数据修正法等综合建模方法,建立了该系统的数学模型。同时利用模块化的建模思想,建立了CPP型气动遥控系统和先进的DGS8800e数字调速器的数学模型,实现了柴油机启动过程中逻辑控制的可视化仿真。 由于螺旋桨特性的复杂性,螺旋桨推力和扭矩无法用解析式表达出来,为了避免利用螺旋桨图谱的复杂计算过程,本文将螺旋桨的敞水试验特性曲线作为函数发生器,建立了推力和扭矩计算的数学模型。考虑到调距桨液压伺服机构对推进系统的影响,论文给出了调距桨液压伺服机构的简化数学模型。Alpha2000 PCS推进控制系统是MAN BW公司今年推出的先进的调距桨控制系统,本文对该系统进行了深入的研究,并利用模块化的建模思想,建立了Alpha2000 PCS推进控制系统的数学模型,并利用VC++ 6.0开发软件完成了调距桨推进装置及其控制系统的仿真软件编程。 论文对调距桨推进装置及其控制系统进行了仿真计算,分别给出了MAN BW 6S35MC柴油机及其增压系统、螺旋桨推力、扭矩和螺距特性的稳态和动态工况下仿真数据和曲线;船舶紧急倒航工况下的仿真数据;MAN BW MC CPP型气动遥控系统、DGS8800e数字调速器和Alphatronic2000 PCS推进控制系统的可视化仿真结果。仿真系统的稳态和动态数据与实船试航试验数据基本吻合,误差不大于5%,表明本文的建模方法和数学模型是正确有效的,模型能真正反映调距桨推进控制系统的稳态和动态特性,模型实时性好,仿真周期可减少到50毫秒。 本文所开发的调距桨推进装置及其控制系统可应用于轮机模拟器研制和仿真训练,可用于分析、预测和研究调距桨推进系统在变工况下的动态性能;可为调距桨推进装置及其控制系统的设计与优化提供基本的仿真环境。
【关键词】：调距桨 船舶推进装置 柴油机 控制系统 仿真
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U664.33
【目录】：

• 第1章 绪论10-17
• 1．1 船舶调距桨推进装置及其控制系统概述10-12
• 1．2 课题的提出12-13
• 1．3 课题研究的工作基础13-15
• 1．3．1 课题研究相关领域的发展状况13-14
• 1．3．2 课题研究的实验条件和项目依托14-15
• 1．4 课题研究的主要内容15-17
• 第2章 MAN B&W 6S35MC型柴油机系统建模17-25
• 2．1 MAN B&W 6S35MC型柴油机工作过程的物理模型17-19
• 2．2 柴油机动力装置的数学模型19-25
• 2．2．1 柴油机本体19-20
• 2．2．2 中冷器20-21
• 2．2．3 扫气箱21
• 2．3．4 排气管21-22
• 2．2．5 喷油泵22
• 2．2．6 压气机22-23
• 2．2．7 废气涡轮23-25
• 第3章 调距桨推进装置建模25-33
• 3．1 调距桨推进装置基本组成25
• 3．2 调距桨的基本工作特性25-26
• 3．3 调距桨特性计算模型26-29
• 3．3．1 调距桨的推力26-27
• 3．3．2 调距桨的负荷扭矩27-29
• 3．3．3 机械损失所消耗的力矩29
• 3．4 调距桨液压伺服机构的数学模型29-32
• 3．4．1 比例方向阀30-31
• 3．4．2 液压缸31-32
• 3．5 船、机、桨之间的作用关系和数学模型32-33
• 第4章 船舶调距桨控制系统建模33-50
• 4．1 柴油机转速和负荷控制系统33-38
• 4．2 MAN B&W MC型气动遥控系统38-43
• 4．2．1 控制阀件的简化模型39-40
• 4．2．2 系统的模块化和可视化设计方法40-42
• 4．2．3 模块间的连接关系和仿真策略42-43
• 4．3 Alphatronic2000 PCS推进控制系统43-50
• 4．3．1 Alphatronic2000 PCS推进控制系统概述43-44
• 4．3．2 Alphatronic2000 PCS推进控制系统的数学模型44-50
• 第5章 船舶调距桨推进装置及其控制系统仿真50-66
• 5．1 船舶调距桨推进装置及其控制系统的仿真模型50-54
• 5．2 仿真界面的设计与实现54-60
• 5．2．1 仿真界面的设计思路54-55
• 5．2．1 仿真界面及其功能简介55-60
• 5．3 仿真结果60-66
• 5．3．1 MAN B&W 6S35MC型柴油机的仿真结果60-64
• 5．3．2 调距桨推进装置及其控制系统的仿真结果64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-70
• 攻读学位期间公开发表论文70-71
• 致谢71-72
• 研究生履历72

【引证文献】

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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  本文关键词：船舶调距桨推进装置及其控制系统的建模与仿真研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：258684