大扰动下船舶柴油发电机组非线性建模与仿真

针对目前船舶柴油发电机组普遍采用低阶数学模型,在大扰动下分析计算时会造成误差偏大的缺陷。在分析船舶柴油发电机组系统构成的基础上,建立同步发电机、柴油机及调速系统和励磁系统的七阶非线性数学模型,采用隐式梯形积分法并用C#编程求解发电机组的非线性数学模型。在求解模型的基础上,画出船舶柴油发电机组在大扰动下的转速和电压变化仿真曲线,分析比较该曲线的各项指标,结果表明各项性能指标均在规范要求范围内,进一步验证了该数学模型的有效性。     

船舶发电机分散励磁鲁棒控制器设计

建立船舶柴油机发电机组的数学模型,明确了模型中各干扰项的物理意义,将发电机组数学模型线性化后,增广为广义受控系统,应用H∞控制理论,设计了船舶电力系统发电机的鲁棒分散励磁控制器,并应用线性矩阵不等式方法求解该控制器。在仿真试验中,比较了传统的电力系统稳定(PSS)控制器和分散励磁鲁棒控制器的控制效果,结果表明后者具有更好的抗干扰能力,提高了船舶电力系统的稳定性。     

船舶电力系统建模

分析研究船舶电力系统的安全性可以运用系统故障仿真手段，但必须对船舶电力系统精确的数学模型进行建模。从某大型集装箱船舶电力系统的工作原理出发，根据柴油发电机组的动态特性，研究了船舶电力系统模型的结构和原理，建立了船舶电力系统模型，该系统可以仿真船舶电力系统的许多运行工况。给出了发电机组正常起动过程和滑油泵、侧推器先后起动时滑油泵电缆发生三相接地故障的仿真过程，对电力系统的参数整定和安全策略的选取有一定的参考价值。     

变吃水船舶动力定位控制策略

针对船舶动力定位变吃水的问题,利用自适应PID能够实时进行参数校正的特点,设计一种自校正PID控制器。利用船舶模型试验相关数据建立被控对象的数学模型。引入改进的最小二乘估计算法进行系统辨识,并通过极点配置法计算控制器参数;最后针对具体船型进行仿真和分析。仿真结果显示,当船舶数学模型发生改变时,自校正PID控制系统能够实时估计模型的参数并进行调整,使系统保持稳定。     

单点系泊下船舶的运动数学模型

随着海洋开发的深入,海上作业越来越多,研究单点系泊下船舶的运动模型并分析其运动规律,能有效控制环境干扰力对船舶运动的影响。本文通过建立单点系泊下船舶的运动数学模型,利用Maya建立船舶模型,以及利用Unity3D搭建虚拟环境来实现船舶的运动仿真。仿真结果验证了所设计控制器的有效性。     

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。     

基于热力学的船舶柴油发电系统建模与分析

船舶柴油发电系统将化石燃料的能量转换为船载设备可用的电能,在柴油发电机的能量转换过程中会产生较大的能量损耗,目前常用的能量改善方法是建立余热锅炉发电装置,利用柴油主机的余热发电。本文的研究目标是提高船舶柴油发电机组的能量利用率,采用一种热力学分析和仿真方法,建立船舶柴油发电机组和余热锅炉的热力学模型,并进行了柴油发电机的仿真。     

船舶电站联合发电运行研究

针对船舶电站的多种发电方式，即柴油发电机组、废气涡轮发电机组和轴带发电机组发电方式建立了动态数学模型，然后以仿真形式对它们之间的联合运行从节能、供电可靠性和动力装置可靠性方面进行了研究。结果表明，采用柴油发电机组、变流型轴带发电机组和废气涡轮发电机组的联合运行可以有效地节能，同时也提高了供电可靠性和船舶在紧急状态下的安全性。     

船舶冰区航行动态建模

冰区航行船舶操纵仿真训练平台的建立,可完善现有航海操纵模拟器的操船训练功能。针对船舶冰区航行特点,运用微元法建立船舶冰区航行动态数学模型,并将该模型加载到航海操纵模拟器的平台开发中。利用微元法对船舶与冰层接触部分进行分析研究,得出船舶纵向、横向和垂向3个方向上冰层对船舶的冲击速度,从而得出船舶各个方向上受到冰块冲击力的大小,并将其加入到分离型船舶操纵运动数学模型中。通过对给定船型进行旋回仿真实验,实验结果表明本文建立的船舶冰区航行运动数学模型的误差在20%以内,可以应用于现有的航海操纵模拟器开发应用当中。     

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。     

船用同步发电机可控相复励励磁系统的仿真

在船用同步发电机及其可控相复励励磁系统数学模型的基础上,应用Saber仿真软件搭建仿真模型,对仿真模型进行空载启动、突加及突卸负载以及短路等试验。结果表明,所建立的模型完全符合规范要求。     

柴油发电机组H_2励磁控制器的研究

船舶电力系统电压的稳定性主要取决于船舶电站同步发电机调压系统的电压响应特性.为了抑制负荷扰动的影响,提高同步发电机调压系统的动态性能,将H_2控制理论应用于同步发电机调压系统的设计,将系统的性能要求转化为标准H_2控制问题.首先分别建立相复励装置和无刷励磁同步发电机的数学模型,然后建立采用H_2励磁控制器的同步发电机调压系统的数学模型.针对外部干扰和模型的不确定性,H_2励磁控制器的设计可以归结为混合灵敏度问题.在分析同步发电机模型不确定性的基础上,合理地选取加权函数,通过解Riccati方程,得到H_2励磁控制器.计算机仿真结果表明:设计的H_2励磁控制器,能在充分考虑系统模型不确定性的情况下,有效地提高系统的动态性能和抑制扰动的能力,改善船舶电力系统电压的稳定性.     

基于AMEsim的船用柴油发电机组仿真

柴油发电机组中柴油机与发电机相互耦合连接为一个整体,二者对机组的电能品质输出均具有重要的影响。以往柴油发电机组的仿真过程中,对柴油机部分的仿真总是处于欠缺或不够精确,基于此,文章引入系统建模与仿真软件AMEsim作为现有机组仿真方法的补充,对某柴油发电机组进行了详细的系统建模与仿真,并分析了机组在负载变化时输出电压、转速等参数的变化特性。结果表明,利用AMEsim软件建立的模型具有较高的仿真精度,可作为柴油发电机组设计与研究的辅助手段。     

发电用燃气轮机动态性能仿真

针对发电用燃气轮机,基于Matlab/Simulink仿真平台构建其仿真模型.使用仿真模型,计算在电网负荷波动以及机组甩负荷的情况下燃气轮机的动态特性.参照电网指标,通过优化控制策略,给出电网负荷变化时燃气轮机的响应特性.     

船舶电站负荷扰动下轴系瞬时转速的动态仿真

受到大负荷扰动后,船舶电站的参数将发生较大变化.从发电柴油机、电力负荷、发电机及励磁调节系统方面建立柴油机瞬时转速的动态模型,并从气缸做功和负载方面对瞬时转速变化方面进行分析.依据发电柴油机的不同负荷类型,分别从恒定阻抗法、电动机机电暂态过程动态特性、负荷的静态特性三方面进行归类计算,提高了负荷的动态和静态仿真性能,励磁系统则采用三阶实用模型.最后利用Matlab/SIMULINK进行了系统的静态、暂态和动态稳定性分析.     

一种无变频器式舰船交流电力推进系统稳态特性分析

为提高舰船电力推进系统功率密度,降低振动噪声,提出了一种基于永磁同步电机的无变频器式舰船交流电力推进系统。该系统将永磁同步电机作为推进电机,原动机与电励磁发电机直连,发电机与推进电机通过电缆直连。通过原动机调速实现推进电机转速调节,通过发电机励磁调节实现推进电机电压调节。建立了该电力推进系统静态数学模型,推导了系统主要电气量与发电机励磁电流及推进电机负载转矩间的函数关系,分析了系统的静态稳定性条件,分析了不同转速工况下和电机参数匹配条件下各电气量随发电机励磁电流的变化规律。数字仿真结果验证了所建立的静态数学模型及理论分析结果的准确性。     

船用燃气轮机发电机组控制策略仿真研究

对船用燃气轮机转速控制及发电机电压控制进行研究,采用Matlab/Simulink仿真软件,建立燃气轮机发电机组控制系统仿真模型,对其进行突增及突卸负荷仿真实验,结合船舶电网供电指标,研究发电机组一系列参数响应曲线。结果表明在电网负荷大幅度变化情况下,所定制的控制策略能使燃气轮机发电机组具有较好的调速及调压性能,满足船舶电网对供电品质的要求。     

船舶轴带发电机系统建模与计算机仿真研究

以2700TEU的某集装箱船为母型,根据远洋船舶轴带发电机系统的工作原理和结构组成,建立系统各主要组成环节的数学模型,并利用MINIS通用仿真支撑平台实现了整个船舶轴带发电机系统的仿真。所建立的数学模型可以仿真轴带发电机系统的正常工作过程和过渡过程,达到了较高的仿真精度。     

双燃料主机缸套水冷却系统优化设计

基于WinGD W6X72DF双燃料主机,对其主机缸套水冷却系统进行了优化设计,通过2个温控三通阀自动控制主机缸套水出口温度和造水机,经验证,优化后的主机缸套水冷却系统既能够保证主机缸套水出口温度的稳定,也能够充分利用主机缸套水的热量,增加船舶的造水量,减少主机缸套水冷却器的热负荷。通过对主机缸套水冷却系统的各个设备进行热力数学模型分析,建立独立的Simulink仿真子模块,按照系统的控制逻辑及运行顺序将子模块搭建成完整的仿真模型,并进行仿真模拟。仿真结果表明,2个温控三通阀的控制逻辑能够满足主机不同负荷及负荷变化的工况,系统设计实现了主机缸套水温度和造水机的自动控制。     

舰用中频机组带整流负载的建模与仿真分析

根据整流桥的运行状态,建立起中频机组带整流桥负载的数学模型,利用matlab/simulink中的电力系统模块(PSB)搭建系统的仿真平台.验证了非线性负载对中频电网的影响同时分析了旋转变频机组的滤波作用,为舰用中频电网的分析提供了有效的分析工具和试验参考.