船舶电力推进操控平台设计与仿真计算研究

【摘要】近年来,随着电力电子技术、交流调速理论、现代控制理论、电机设计与制造技术的发展,电力推进技术发展迅速,电力推进设备在破冰船、渔船、游轮等船舶上应用广泛。通过陆上试验装置进行仿真实验是电力推进技术研究的重要方法之一,因此进行试验装置的操控平台设计,并进行仿真实验研究对于电力推进技术的发展具有良好的促进作用。本课题依托大连海事大学“船舶智能微网与电磁推进实验室”项目,进行了操控平台设计与仿真实验研究。在电力推进负载模拟系统原理分析的基础上,进行了操控平台的整体设计。提出了一种利用OPC通信技术将组态软件WinCC与仿真软件Matlab结合的负载仿真方案,并确定了实际船舶推进系统的转速、转矩缩放方法。利用组态软件WinCC并融合图文显示技术进行了人机交互系统设计。设计内容包括：通信系统、操作界面等,实现了在计算机上进行仿真系统的过程控制、状态显示、监测报警等功能。根据船舶推进原理,将船舶与螺旋桨看作整体,在Matlab/Simulink开发环境下搭建螺旋桨负载仿真模型。整个仿真模型主要由输入输出模块、螺旋桨负载计算模块、转矩折算模块组成,能够根据实时转速输出符合螺旋桨负载特性的转矩控制指令。针对实际船舶螺旋桨四象限负载特性相关资料缺乏的情况,利用船舶参数与经验公式进行了船舶螺旋桨参数的设计,根据WageningenB系列螺旋桨水池实验结果,应用前馈型的神经网络算法预测了所设计螺旋桨的四象限特性,确定了负载仿真模型的螺旋桨推力系数、转矩系数。利用操控平台进行了船舶正车启动、停车、正车转倒车三种典型工况下螺旋桨负载仿真实验,实验结果表明,操控平台运行稳定,负载仿真建模正确,能够实现螺旋桨负载特性的模拟。所设计的操控平台既可为方案论证、教学提供实验环境,又可为其他类型机械负载模拟提供工程参考。
【作者】薄志越；
【导师】赵友涛；刘彦呈；李霄燕；
【作者基本信息】大连海事大学，船舶与海洋工程，2014，硕士
【关键词】船舶电力推进；操控平台；螺旋桨负载特性；WinCC；OPC；

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