基于模糊滑模速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统研究

基于传统PI速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统广泛应用于推进电机的转速调节,但是在推进负载受到外部扰动时,系统的动态响应速度和稳定性仍然不够理想。本文提出一种基于模糊滑模速度调节器的新型船舶推进电机矢量控制系统,并在Matlab/Simulink中建立了模糊滑模速度调节器以及整个矢量控制系统的仿真模型。仿真结果表明,和基于传统PI速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统相比,采用该控制系统的异步电机在电机转速调节时拥有更快的响应速度和更小的超调量,并且对负载的转矩波动具有较强的鲁棒性。     

船舶主锅炉燃油压差调节器的联合仿真分析

基于虚拟样机技术,利用三维建模软件Pro/E及多体动力学仿真软件ADAMS,同时结合MATLAB实现船舶主锅炉燃油压差调节器的虚拟装配和联合仿真分析,获取了相关的动力学特性参数。该方法为相似的调节器虚拟样机研究提供了依据。     

某型船用柴油发电机系统的建模与仿真

针对目前船舶柴油发电机系统监控软件测试难度大、周期长、成本高等问题,提出利用仿真模型在软件与硬件搭接联调之前先行测试,以减少软件的开发周期和成本。基于模块化建模的思想,分析柴油发电机系统中的热功转换、能量转换和质量迁移等多种能量作用。在SimuWorks仿真平台上根据基本物理学规律将柴油发电机系统分为进气系统、燃油供应系统、PID调节器、气缸、曲轴连杆、轴系转子和发电机七个模块,按照能量传递和转移的方向,搭建起柴油发电机系统的整体模型。利用建立的柴油发电机系统进行仿真研究,通过对稳态和动态仿真实验值的分析,证明了模型的准确性,为柴油发电机系统监控软件的测试奠定基础。     

船舶冷却水温度半实物仿真系统实现

实现了某大型集装箱船冷却水半实物仿真系统,系统的调节器为实物,执行器为电动阀门,控制对象用仿真计算机上运行的换能器数学模型代替。仿真计算机与调节器、执行器之间采用RS485总线通信,系统的监控软件基于VB6.0平台,并使用MSComm控件实现了监控平台与底层硬件的通信。     

一种同步发电机相复励励磁系统简化模型

相复励是现代同步发电机常用的励磁方式之一.针对通用型的相复励励磁系统设计,本文首先建立了相复励励磁系统的数学模型,建立简化电路模型,并应用于励磁系统中自动电压调节器IGBT缓冲电路设计.仿真及试验结果表明,此简化模型能够正确反映励磁系统动静态特性.     

3kW永磁同步伺服电机控制仿真研究

随着永磁材料不断发展,以其优异的永磁性能,使永磁同步电机(PMSM)得到了人们重视和长足的发展,SVPWM具有线性范围宽、谐波少、开关损耗小、电压利用率高等优点,在电机数字控制中得到广泛应用。本文对永磁电机模型和矢量控制原理进行了阐述,重点对电流调节器设计进行了说明,并基于PSIM软件平台进行了永磁同步伺服电机建模和仿真分析,为后续实际系统设计奠定理论基础,具有一定的指导意义。     

船舶航迹控制系统的研究

本文给出了一种基于自适应卡尔曼滤波器和状态调节器的航迹控制方案。数字仿真和混合仿真结果表明,所设计的航迹控制系统达到了预期效果,且易于工程实现。     

励磁电流功率放大器数学模型及其稳定性研究

对励磁电流精确控制是发电机励磁系统的重要要求,本文对具有H半桥结构的励磁电流功率放大电器工作原理进行分析和仿真。建立了以H半桥励磁电流功率放大器和感性负载为对象的电流闭环控制数学模型,并在对模型进行合理简化基础上,根据根轨迹和劳斯判据理论推导PI调节器参数的稳定域,通过试验验证了PI调节器参数对系统稳定性能的影响。根据分析和试验对控制器参数进行调整,确定合理的PI调节器参数,实现励磁电流以较小的超调量和较快的响应速度稳定输出。试验结果表明了理论推导的正确性,该方法简单有效,具有一定的工程应用价值。     

船舶小型同步发电机数字励磁调节器的设计与研究

介绍了一种基于单片机 8051 的小型同步发电机数字励磁调节器的设计与研究。在描述自并励励磁系统的接线方式及其系统控制模型和调节器原理的基础上,详细分析了数字励磁调节器的硬件组成和软件构成,它具有硬件电路简单、可靠、配置灵活等优点。     

基于单神经元PI的船用异步电机无速度传感器仿真

针对船用异步电机转速辨识不精确而导致的控制系统不稳定问题,使用基于模型参考自适应系统的无速度传感器技术取代传统的转速检测装置对转速信号进行估测。根据神经网络的自学习和自适应能力,设计了一种单神经元自适应PI调节器以实现控制参数的在线自整定,克服了传统PI控制器在非线性和时变系统中控制能力差的缺陷。结合异步电机矢量控制技术,使用基于转子磁链模型的转速辨识算法对电机转速进行估测,将单神经元PI控制器应用于转速估测系统,实现对电机转速的精确估计。仿真结果表明,相对于传统控制器,设计的单神经元自适应PI调节器响应速度快,参数自调节性能强,转速估测更为精确。     

深海载人平台舱室热特性的仿真与优化研究

建立了深海载人平台空调舱室传热过程的数学模型和MATLAB仿真程序,分析了典型航行工况下舱室隔热层厚度、空调设计风量及开启时长、舱内平均风速和舱内蓄热体蓄热能力4方面因素对舱内温度的影响,并根据计算结果提出优化建议。结果表明：通过调整隔热层的厚度可将定深作业阶段的舱内温度稳定在人员舒适范围,避免空调长时间运行；合理选择空调设计风量和下潜阶段的开启时长,既可以起到节能降噪的作用,又可以保证温度不超出允许范围；舱内平均风速的变化对舱内温度影响不大；增加舱内蓄热体总热容和传热面积,可以减小舱内温度波动。     

水下航行器三速制流量调节阀的动态特性研究

为提高航行器流量调节阀性能,在双速制流量调节阀基础上,对三速制流量调节阀进行系统研究,提出了结构改进方法,建立了以三速制流量调节阀为主的动力系统仿真模型,并对其换速过程的动态特性进行了仿真研究。     

可变喷油速率的电控单体泵喷射系统控制研究

利用 AMESim软件建立柴油机喷射系统仿真模型,对柴油机的结构参数进行匹配优化,选取5种比较合理的方案,并将其中的两组导入到 AVL-BOOST整机仿真模型中,选取最优的供油定时角。在定喷油量、定供油定时角前提下,将不同喷油速率导入到柴油机仿真模型当中,研究不同喷油速率对柴油机缸内温度、压力、排放、放热率以及油耗和转矩的影响。结果表明：合理的喷油速率和供油定时角能进一步优化柴油机的综合性能,同时选取1组动力性能和经济性比较好的方案,进行柴油机的台架试验,仿真和实验的误差在2%以内。结果表明仿真有助于探索柴油机的综合性能规律。     

中速船用柴油机喷油泵顶杆机构导筒裂纹分析

利用虚拟样机技术建立某型中速柴油机喷油泵顶杆机构的虚拟样机模型,对模型进行仿真分析,得到喷油泵顶杆机构导筒动态载荷.对喷油泵顶杆机构的导筒进行有限元建模,根据侧推力选取危险工况后进行结构强度分析,并根据强度分析结果进行疲劳分析.通过分析得到以下结论:导筒与滚轮导筒间隙增大造成导筒侧向载荷增大,最终导致导筒疲劳断裂.     

基于燃油计量阀的高压油泵动态特性仿真分析

以某型基于燃油计量阀的高压油泵为研究对象,在介绍其工作原理的基础上,利用AMESim软件建立高压油泵及共轨管的仿真模型,并通过高压油泵性能试验验证仿真模型的准确性,最后利用模型分析燃油计量阀控制信号的频率和占空比以及驱动轴转速对高压油泵动态特性的影响.结果表明:燃油计量阀控制信号的频率对高压油泵动态特性的影响较小,而燃油计量阀控制信号的占空比和驱动轴转速对高压油泵动态特性的影响较大.随着燃油计量阀控制信号占空比的减小以及驱动轴转速的增大,高压油泵输出高压燃油的响应加快,泵油能力增强.     

汽车空调箱内空气流动的数值模拟研究

建立了汽车空调箱的数学模型,与换热器的单体吹风实验结合,采用多孔介质模型计算了空气在蒸发器与暖风芯体间的压力降。通过分析换热器内部速度场、压力场,揭示了空气在空调箱内的流动特性。结果表明：由于蒸发器迎风面积较大,蒸发器侧的压力损失不高,而在暖风芯体处,由于通道扩张不充分,芯体处的速度场不均匀,流体在箱体边缘发生了回流,降低了芯体的换热效能。在出口处,存在较强涡流,是空调箱阻力的主要来源。     

新颖船舶燃油锅炉模拟实验系统的研制

针对船舶燃油辅锅炉控制对象的多元性,在简要介绍其组成及功能的基础上,构建了一种新颖的船舶燃油锅炉实验模拟系统。为了逼真反映船舶燃油锅炉工作原理和工作过程,建立了锅炉本体及燃油锅炉控制箱的仿真实物模型,设计了燃烧、水位信号检测电路,利用PLC开发燃烧过程和水位控制程序。实际应用验证了该模拟系统的可行性,解决了船舶燃油锅炉教学上的难题。     

船用LNG发动机掺烧模拟废气-燃料重整气缸内燃烧过程仿真

为研究废气燃料重整再循环技术(REGR)对船用LNG发动机性能的影响,搭建试验台架,进行性能测试;运用AVL-fire软件建立发动机燃烧室仿真模型,并依据试验数据验证仿真模型的准确性。基于该模型进行各负荷下不同废气再循环系统(EGR)率及在确定的EGR率下掺烧不同比例模拟重整气的仿真计算,并以75%负荷下的工况为例进行详细分析。计算结果表明,随着EGR率的升高,缸内平均压力和平均温度的峰值下降,燃烧过程整体后移,燃烧持续期增加,发动机的指示功率和NO比排放下降,指示燃油消耗率增加;掺混重整气比例增加,缸内平均压力和温度峰值升高,燃烧持续期缩短,指示功率和NO比排放升高,在重整气掺混率升高到一定程度时,指示燃油消耗率明显下降。综合分析发现,使用REGR技术可在不牺牲发动机的动力性和经济性的前提下降低液化天然气(LNG)发动机的NO比排放。     

排气阀晚关对大型二冲程低速船机的影响

为了探究排气阀晚关对低速船机的详细影响机制,针对一大型二冲程低速船机建立了三维仿真模型并进行了实验验证,在此基础上仿真研究了排气阀晚关对缸内气流、燃烧过程及低速机性能的影响规律和机制。结果表明：随排气阀晚关角度的增加,燃油喷射后的缸内涡流比缓慢增加,着火滞燃期逐渐延长,最高燃烧压力先大幅降低后小幅上升,指示比油耗先大幅增加后小幅减小,NOx比排放先大幅下降后急剧上升。存在一排气阀晚关角度的临界值,当超出该临界值后,排气阀晚关能够明显增强燃料与空气的混合强度,促进缸内燃烧过程,但NOx比排放会急剧增加。     

船用增压锅炉的模块化仿真研究

采用模块化方法建立了船用增压锅炉的动态数学模型,各模块的仿真模型应用Fortran语言编写.以前苏联舰用增压锅炉为对象,进行燃料量扰动的仿真试验.仿真结果表明,所建数学模型能正确反映增压锅炉各设备的运行特性.