船舶模拟控制器中的六自由度仿真系统设计

船舶的研发与设计过程非常的浩大而复杂,为了提高船舶的研发效率,同时减少船舶制造过程的下水实验次数,船舶工业领域投入大量精力研制船舶模拟控制平台。通过模拟各种海况,在实验室模拟和仿真船舶在海洋中的姿态和运动,从而降低开发成本和周期。本文对船舶六自由度模拟控制器平台进行系统的运动学分析,并基于运动模型设计船舶模拟控制器的仿真系统,进行船舶横摇角度的仿真分析。     

动力辅助系统分布式多Agent控制理论与试验研究

针对船舶动力辅助系统复杂性和分布式的特点以及复杂环境中不确定条件下自治控制的需求,提出了将分布式多Agent控制方法应用于动力辅助系统控制系统。在此基础上,结合某船冷却水系统,建立了多Agent控制结构,研究了Agent之间的协作模型,并通过将各个Agent功能及协作算法以软件的形式嵌入在欧姆龙CJ2M型PLC中,开发了其控制器。为了验证控制器的有效性,搭建了控制系统硬件在环仿真试验平台,并通过模拟两种典型场景得到了可视化的试验结果。结果表明,该控制方法大大提高了系统的自治水平和鲁棒性。     

船用燃料电池发电系统能量管理动态仿真研究

燃料电池不可直接应用于船舶供能,需要一套辅助系统用于启动和瞬态调控。本文研究一种采用“FC+B”结构的燃料电池双堆能量管理仿真系统,并在MATLAB/SIMULINK搭建仿真平台。仿真结果表明,该能量管理系统具有动态响应速度快,稳态输出性能优良的特点。对船舶燃料电池的产业化具有一定的参考价值。     

船用中速柴油机电子调速系统硬件在环仿真试验平台研制

以某型船用中速柴油机电子调速系统为对象,研制船用中速柴油机电子调速系统硬件在环仿真试验平台,主要包括电子调速系统执行机构试验台的搭建,柴油机实时仿真模型的建立,电子调速系统控制策略快速控制原型的实现。。利用硬件在环仿真试验平台进行调速器执行机构动态特性分析、电子调速系统起动与调速等功能验证,试验结果表明硬件在环仿真试验为研究电子调速系统控制策略和测试执行机构特性提供了良好的试验研究条件。     

云平台下船舶载荷并行计算系统仿真

为充分加强船舶推进系统的负荷承载能力,实现对船舶动力系统的有效维护,设计云平台支持下的船舶载荷并行计算系统。利用VMware云平台基本框架,搭建基础的船舶动力体系环境,再按需连接载荷运行电路与并行处理元件,实现系统的硬件执行环境搭建。在此基础上,设定并行计算所需的目标变量条件,通过外部载荷计算的方式,得到准确的并行数值处理结果,实现系统的软件执行环境搭建。结合相关硬件设备结构,完成云平台下船舶载荷并行计算系统设计。仿真实验结果表明,与耦合型计算系统相比,云平台支持下的船舶载荷并行计算系统,能够精准确定船体推进系统的负荷承载能力,具备合理维护船舶动力系统的实际应用能力。     

船舶储能系统的硬件在环仿真验证方案

为了解决船舶储能系统的数学仿真置信度完全取决于数学模型的建模,仿真运行效率受限于计算机性能等问题,基于RT-LAB实时仿真平台,建立配置了船舶储能系统的船舶直流综合电力系统的实时仿真模型,根据所建船舶储能系统实时仿真模型,完成了船舶储能系统硬件在环仿真方案测试,可为后续的船舶综合电力系统测试提供可靠提供有效平台。     

基于RT-LAB的逆变器并联HIL实时仿真平台

逆变器并联组网运行是新型船舶电力系统的典型工况,近年来逐渐成为研究热点。为了便于开展逆变器并联控制策略研究,本文基于RT-LAB建立了逆变器并联系统的硬件在环实时仿真平台,针对逆变器并联系统进行了实时仿真研究,实时仿真与物理试验的结果对比表明,本文所建立的逆变器并联实时仿真平台能够有效反映系统运行特性。     

基于PLC的模糊频载调节器设计

介绍可编程序控制器(PLC)实现船舶电站模糊调频调载的软硬件实现方法,采用离线计算、在线查表的方法在PLC上实现模糊控制,利用硬件在环仿真进行试验研究,结果表明,智能频载控制器具有较好的稳、动态性能。     

船用低速柴油机实时仿真模型开发及应用

以某型小缸径船用低速柴油机为对象,基于该柴油机一维性能模型,开展实时仿真模型的快速开发和标定。比较了简化后实时仿真模型与原性能模型的计算时间和仿真精度。应用该模型在硬件在环测试平台上测试新研制的柴油机控制器。试验结果表明,该模型可正常接收和反馈正确的控制器指令和柴油机运行参数,满足电控系统硬件在环测试的试验要求。     

船舶同步发电机励磁控制器的研究

作为同步发电机励磁系统的重要组成部分,励磁控制器对船舶电力系统的安全、稳定运行起着十分重要的作用。本文选用dsPIC(数字信号控制器)作为控制核心,研究了基于dsPIC30F6014的励磁控制器主要功能模块的硬件、软件设计。最后,利用MATLAB中SIMULINK仿真平台对励磁控制系统进行了仿真。     

船舶航迹舵系统的设计与实现

以工控机为主要硬件载体,利用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)设计舵角反馈单元代替实际复杂液压舵机系统,采用总线实现硬件设备间的通信连接。通过搭建分离型船舶运动数学模型(Manoeuvring Mathematical Model Group, MMG)设计仿真调试器,为航迹舵的运行提供航向和位置信号。基于Visual Basic.Net在Windows环境中开发软件系统,实现了6种工作模式、航线编辑、在线监测与报警和系统菜单设置等功能。基于混合仿真思想,以“育鲲”轮为被控对象,在海洋干扰条件下对航迹舵系统的有效性进行检验。试验结果表明：船舶航迹舵能实现对计划航线的准确跟踪,且航向稳态误差小于3°,航迹稳态误差小于30 m。该航迹舵系统的实现对船舶的智能化发展和国产航迹舵的研发具有一定的促进作用。     

船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究

传统船舶动力定位系统控制器,更注重定位的鲁棒性,忽略了外界因素对船舶动力系统定位的干扰,导致船舶定位控制器抗干扰能力弱,因此针对这一问题,提出船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究。考虑船舶运动状态及其运动过程中受到的影响因素,建立船舶动力定位系统数学模型;采用内部扰动处理,设置定位控制器控制算法,在Matlab仿真平台,完成船舶动力定位系统控制器仿真。实验结果表明,与传统船舶动力定位系统控制器相比,本文船舶动力定位系统控制器,在较大的环境干扰下,依然具有很强的抗扰能力。     

三轴船舶电动摇摆模拟试验台研究

针对船舶摇摆模拟试验台系统在科学研究和船载仪器可靠性试验中的应用,设计了一种多功能三轴船舶电动摇摆试验台随动控制系统。首先对摇摆试验台进行控制建模,确定电流、速度、位置三闭环控制方案,然后采用常规PID算法设计三环控制器参数,对位置环用模糊自适应PID控制器进行优化设计。提出以变周期、变幅度和组合曲线给定的摇摆方法模拟风、浪、流干扰,对系统进行仿真研究。仿真试验结果表明,设计的系统具有响应迅速、模拟准确、可靠等特点,能够较好的模拟实际海况中船舶摇摆运动,为搭建实际试验平台奠定了基础。     

船舶电站相位差检测装置的设计与实现

电站是船舶动力装置的关键设备,为提高其并联运行可靠性,在分析相位差检测原理的基础上,提出采用中断方式获取恒定超前时间来提高并联运行控制器的工作精度。该方法通过中断方式对高速计数器进行复位和读取操作并通过算法计算出提前合闸的时刻,使相位差在断路器合闸的瞬间可靠为零。基于该方法设计了并联运行控制器,并完成了外围硬件电路设计,以及PLC的硬件组态和程序编程。经仿真平台运行实验验证,该并联运行控制器可有效降低合闸瞬间的冲击环流约30%,提高了电站运行的可靠性,为船舶电力系统的研究设计提供了有益参考。     

船舶综合电力系统仿真研究

基于船舶综合电力系统仿真主题,开展了包括建模与系统仿真在内的分析与研究,利用Matlab/Simulink仿真平台搭建了船舶综合电力系统的仿真模型并开展相关的系统集成技术分析。     

基于云计算的船舶电站管理系统最优化设计研究

随着船舶动力系统的增强,船舶电站管理系统对海上供电网络的稳定性及动力系统能量供给至关重要。传统的电站管理系统基于单控制器,当采集数据类型及数量增加,处理性能成为整个管理系统瓶颈。云计算平台能够对多类采集数据利用分布式平台进行并行处理,提高了供电控制的时效性。本文分析了现有电站管理系统的电路结构,研究了基于云计算的船舶电站管理控制平台,并利用PLC设计平台控制系统,最后进行仿真。     

船舶氢储直流电力推进系统控制器转速环带宽设计方法北大核心CSCD

[目的]旨在研究船舶氢储直流电力推进系统中氢燃料电池外特性较软、动态特性不佳、系统稳定性易受推进负载影响的问题。[方法]首先,分析氢燃料电池的输出外特性和船舶电力推进系统的负载特性;然后,搭建系统的船-机-桨模型与永磁同步推进电机(PMSM)驱动控制系统频域模型,再结合氢燃料电池外特性与螺旋桨负载特性,提出一种基于转速环带宽的控制器参数设计方法;最后,根据某母船参数搭建氢储直流电力推进系统的硬件在环实验平台对所提方法的准确性予以验证。[结果]实验结果表明,采用所提转速环带宽设计方法时电机的转速响应无超调,在发生负载转矩扰动时电机的转速波动减少了5 r/min。[结论]该方法可提升船舶氢储直流电力推进系统的综合特性,且易于工程实现。     

基于PTC DIVISION MOCKUP数字仿真平台,搭建船舶建造工艺仿真系统

基于PTC DIVISION MOCKUP数字仿真平台,搭建了造船工艺仿真系统,在船舶建造工艺教学与研究中发挥了良好的效果。     

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。     

余压能量回收技术在船用反渗透海水淡化工艺中应用研究

以容积式余压能量回收技术为研究基础,研发了一种适用于船舶反渗透海水淡化工艺的余压能量回收装置。装置将传统的功交换式的能量回收装置进行小型化和集成化设计,以适用于船舶空间狭小的特殊要求。通过搭建试验平台对装置进行试验,保证了装置在不同的流量和压力的条件下,其有效能 量回收效率达到93%以上。通过试验测试,装置可有效的解决反渗透海水淡化系统高能耗的问题,将每吨淡水能耗从原先的10～20 kWh降低至3.5kWh。该装置的研发,不论对军舰还是民船都有极大的应用前景。