基于虚拟现实的喷水推进动力装置协同仿真技术研究

针对喷水推进动力装置模拟器中数学模型与虚拟视景的协同仿真问题,首先根据船舶的动力装置建立了Matlab/Simulink仿真模型;以光栅图像法为基础改进地形建模方法,使用Creator分别对虚拟地形及船体进行建模;通过Visual C++平台对系统进行可视化程序设计,实现Vega Prime二次开发,完成了船舶运动虚拟视景仿真;基于C++平台实现Simulink模型的输出参数调用,最终实现船舶航行视景与动力装置仿真模型的协同仿真运行。系统能够直观反映在动力装置参数变化时船舶的运动状态,协同原理及方法对其进一步应用到实际动力装置模拟器中有借鉴意义。     

喷水推进系统分布式嵌入的仿真设计与实现

针对传统岸基训练模拟器不适合构建实船训练系统的问题,将基于模型的代码生成技术应用到动力装置训练模拟器设计中,提出舰船柴油机推进系统分布式嵌入仿真技术方案,以喷水推进系统为例,建立可用于分布式嵌入仿真的数学模型,搭建以STM32为控制核心的嵌入式仿真平台,采用代码生成技术生成可移植代码,利用MDK编译环境完成程序集成。试验表明,分布式嵌入仿真平台运行良好,各运行参数与实船数据一致,可用于构建实船训练系统。     

船舶操纵模拟器动力装置系统仿真研究

为了解决船舶驾驶模拟器中快速实时反应船的运动状态的问题,利用Simulink建立目标船舶柴油机及舵桨的准稳态仿真模型。通过数据接口将该模型产生的模拟目标船的柴油机的实时运行数据存入中间数据库,与操纵模拟器数据库连通,对船舶驾驶模拟器中目标船舶的运动参数与动力参数及环境因素综合计算,将结果数据传入OSG虚拟现实环境,实时反应船舶在模拟海况环境下的运行状态。     

基于Matlab程序设计的船舶舵机系统动态仿真

近年来,轮机仿真训练器凭借其低成本、小风险、训练周期短的优势,正逐步取代实船训练方式。然而,目前船舶模拟器的主要市场被国外大公司垄断。为实现我国自主的船舶模拟器设计,针对船舶舵机系统,本文提出一种基于Matlab程序设计的船舶舵机系统动态仿真,首先对舵机系统进行模块化拆分,并建立各个模块完善的数学模型,在此基础上,通过Simulink工具进行仿真验证发现,本文中提出的舵机系统模型准确有效,满足船舶模拟器中的应用需求。     

仿真技术在动力装置设计中的应用

针对传统动力装置设计方法中存在的计算复杂、动态性能难以计算等问题,本文提出利用动力装置仿真系统来设计船舶动力装置的方法。首先利用模块化建模原理建立动力装置各组成部件的数学模型,然后利用C 语言编写各模型的仿真程序,并建立动力装置仿真系统,以及利用该仿真系统对某型船舶的全燃动力装置进行了详细设计。     

组态式船舶电力推进系统仿真软件设计与实现

针对船舶电力推进系统方案论证效率低、成本高等问题,开发了一款组态式船舶电力推进系统仿真软件。对船舶电力推进系统进行结构划分,并建立了系统的数学模型和仿真模型,并封装形成模型库。使用Matlab/GUI开发界面层,用M语言对Simulink模型进行调用与控制。使用SQL Server 2008创建数据库,实现数据的存取和管理功能。基于该软件对某船舶电力推进系统设计方案进行组态式的图形化建模,并设计了典型工况的仿真实验。结果表明,仿真模型较好预报了实船运行工况。由此可见,该软件可有效验证船舶电力推进系统设计方案。     

船舶动力装置虚拟维修流程研究

分析船舶动力装置维修流程,应用现有流程仿真软件Extend平台对船舶动力装置的虚拟维修过程进行仿真和建模。设置模型参数,根据模型运行结果分析模型设置的合理性,对维修的决策进行优化。     

船舶动力装置仿真中的仿真控制系统

介绍船舶动力装置仿真中的仿真控制系统 ,提出采用MATLAB仿真软件建立动力装置仿真控制系统的思路 ,并通过对调速系统的分析 ,建立了电液执行机构和控制器的仿真模型。最后 ,建立了通用的仿真控制策略———船舶仿真车令库和仿真命令 (仿真接口 ) ,并说明采用MATLAB建立动力装置仿真控制系统的可行性。     

船舶动力装置智能诊断系统设计

[目的]为了适应无人驾驶船舶的发展趋势,增强船舶动力装置的船岸一体化管理,减轻轮机人员的工作负担,从而实现船舶动力装置的"视情维修",有必要设计开发船舶动力装置智能诊断系统。[方法]根据组件的功能和特点,采用单参数阈值法和雷达图分析法进行健康状态评估,并将评估结果转换为健康分数值。对于低于70分的组件,系统将自动进入辅助决策界面,并针对某一故障提供相应的辅助决策建议,以供轮机人员参考。以教学实习船"育鲲"轮为目标船舶,对船舶动力装置的智能诊断系统进行实船验证。[结果]实船验证结果表明,船舶动力装置智能诊断系统具有较高的准确性和可操作性,实现了从"事后维修"到"视情维修"的转变。[结论结论]船舶动力装置智能诊断系统有利于提高船舶运行的安全性,具有一定的实船应用价值。     

舰船动力装置实船嵌入式仿真训练系统

针对舰船动力装置实船嵌入式仿真训练系统的设计与实现问题,分析实船训练系统的研究发展现状,研究关键技术和实现方法,提出实船训练系统的3种技术设计方案。以某型动力装置岸基模拟训练系统为基础,实现一种基于以太网结构的全模拟式实船训练系统,能够兼顾岸基训练和实船训练的通用性要求,对实船训练系统的仿真模型和训练内容进行讨论。     

船舶回转运动仿真

针对船舶驾驶模拟器模拟的逼真度要求,研究船舶对操舵后的动态响应。建立了风、流共同作用下船舶操纵系统的动力学数学模型,该数学模型为动态响应线性型;利用已知的某船型的主机参数和船形尺寸参数,求出所需的相关量,建立船舶运动仿真模型并进行相关试验的仿真。模拟了船舶回转性的试验和风、流共同作用下对船舶操纵性能的影响试验,使船舶操作者进一步了解船舶回转性的特性以及风、流对于船舶航迹的影响。将该模型与船舶驾驶模拟器结合,用于驾驶模拟器模拟船舶操舵后的视觉仿真,使使用者感觉其操纵特性更加逼真。     

船舶主要动力设备能效模型与仿真分析

根据船、机、桨关系,以船舶动力装置的能量传递为基础,基于Matlab/Simulink仿真平台建立主机能效模型。以某内河旅游船舶为研究对象,根据船体与主机参数,利用回归多项式法得到螺旋桨敞水特性曲线。在船舶上安装油耗仪等传感器,采集了主机瞬时油耗、船舶对地航速、对水航速等数据,并计算了主机的实际能效。针对实船采集的数据,分析了航道水流速度的分布特征。基于仿真模型,计算了船舶在不同航道水流速度与对水航速下的主机能效,比较分析了实测数据与仿真结果,并对模型进行了验证。本文研究对于提升船舶的营运能效指数具有实际指导意义。     

电力推进船舶机动特性的试验研究

文中分析了电力推进船舶动力装置的机动工作状态其过渡过程的数学模型。这个数学模型包含了电力进船舶整体的所有环节和部件。借助于这个数学模型可以计算动力装置、发电机、电力转换装置、推进电机等随时间的变化规律以及船舶运动的各种参数,证明数学模型的实用性和正确性的最好方法是实船试验。为此目的,在“救－２１”号救生船上进行了实船机动特性试验。     

三位协同下船舶主机起动备车仿真研究

以全回转港作拖船为研究对象,针对船用柴油机的备车起动过程,建立船舶操控的三位协同环境,利用船舶驾驶模拟器,将由虚拟手操作得到的主机备车起动系统运行控制指令以ADO通信方式存储到数据库中,利用Lab VIEW SQL Toolkit的数据通信,将得到的控制指令在Lab VIEW上实时显示.以Matlab/Simulink建立船用柴油机起动准备逻辑和起动鉴别逻辑,以及主机供油量、转矩、转速的仿真数学模型,将实船参数代入进行实时动态仿真,实现了船用主机起动逻辑控制模拟,其输出的主机起动转速与时间的关系曲线可以指导船员在船舶驾驶模拟器的操作训练中很好地控制船用柴油机的逻辑起动过程,从而达到训练船员的目的.     

数据库技术在船舶动力装置系统仿真中的应用

针对如何提高船舶动力装置系统仿真中模型通用性和仿真结果向不同计算机上传输的问题,开发了一种基于Visual C++6.0,Matlab和SQL Server 2000混合编程的数据管理平台.用该平台管理船舶动力装置系统仿真中的仿真参数和仿真结果,实现了从数据库读取所需仿真参数进行仿真和仿真结果存入网络数据库服务器.结果表明,该数据管理平台能够提高模型通用性,实现仿真结果向不同计算机上的传输,满足了公共虚拟平台的要求.     

SMSC-2006型轮机模拟器主机仿真建模

主机参数模型是轮机模拟器的软件核心,开发轮机模拟器仿真软件之前必须首先搭建好能适用于主机各工况下的实时参数模型。本文采用现有船机桨物理计算公式和船舶阻力经验计算公式建立了SMSC-2006型轮机模拟器船舶主柴油机工作的船机桨能量平衡模型;采用参数矩阵变换和牛顿插值法建立了主机实时仿真模型和主机实时故障模型。这些模型能满足轮机模拟器的仿真精度和持续运行要求,实时计算出了各工况下主机的各种热工参数,还可以实时仿真主机的典型故障。     

船舶调距桨推进系统的建模与仿真

介绍了集装箱船舶可调螺距桨推进仿真系统,建立了主机、螺旋桨转速、液压离合器和螺距控制的数学模型.依据容积法模型建立了柴油机仿真的实时算法及PID调速器、螺距、螺旋桨推力及船舶阻力实时仿真模型,设计了调距桨推进系统机旁、集控室和驾驶室的控制逻辑和软硬件设备.对调螺距、主机供油、主机转速、船舶航速的仿真结果与实船推进系统相似.用Visual Basic语言在Windows 2000操作系统上开发了包含仿真软件及人机界面的轮机模拟器系统,并成功应用于船员实操培训和轮机工程专业本科生教学.     

小水线面双体船五自由度运动建模与仿真

[目的]为了提高航海模拟器中小水线面双体船(SWATH)的模拟精度,更好地掌握此类船舶的操纵特性,[方法]根据SWATH船型的运动特点,在MMG三自由度模型的基础上,较为完整地计入耦合的纵荡、横荡、艏摇、横摇及纵摇运动,建立SWATH的五自由度运动数学模型。基于此应用模型建立SWATH的实船数学模型,对该数学模型进行微分求解,仿真模拟SWATH的旋回运动、Z形运动,并进行定性分析。[结果]分析显示:仿真模拟结果符合SWATH操纵运动原理及实际运动特征,验证了数学模型的准确性。[结论]该模型可真实反映实船的运动规律,可应用于航海模拟器中。     

船舶操纵模拟器在船舶系泊安全中的应用探讨

随着计算机技术的不断发展,船舶运动仿真技术日趋成熟,船舶操纵模拟器在船舶安全研究领域的应用也越来越广泛。本文将船舶操纵模拟器引入到船舶系泊安全研究中,首先对船舶系泊安全影响因素进行了梳理,并对其作用机理进行了分析;然后运用船舶操纵模拟器对船舶系泊状态下的三维视景、船舶运动模型进行建模,对船舶系泊时的泊稳安全进行了仿真研究。最后通过一个实例验证了船舶操纵模拟器解决系泊船舶泊稳问题的可行性。本文一方面为船舶系泊安全研究提供了一种新思路,另一方面也可为码头船舶安全系泊提供一定技术支撑。     

基于Simscape的船舶动力装置建模及设计平台开发

现代船舶动力装置不断发展和创新,出现了多种多样的船舶动力装置,其复杂性和多样性必然导致设计过程的繁琐。本文从能量存储和转换的角度对动力装置系统进行定义和划分,利用simscape语言建立了船舶动力装置的基本模型库,并基于该模型库开发了一套设计仿真软件,最后以燃燃联合动力装置为例,介绍了动力装置的设计过程并对所设计的系统进行了静态特性和动态性能的仿真评估。