柴油機實時仿真技術在大型船舶推進系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、近年來,隨著現代化船舶的不斷發(fā)展，推進系統(tǒng)對動力性、經濟性和安全性提出了更高的要求。為滿足各方面的要求，有必要對推進系統(tǒng)在各個工況下的穩(wěn)態(tài)性能、動態(tài)性能及船-機-槳匹配進行研究。隨著仿真技術的發(fā)展，利用推進系統(tǒng)模型進行仿真分析已經成為推進系統(tǒng)性能分析、設計、優(yōu)化的重要方式。另外，在推進系統(tǒng)模型基礎上，可以開發(fā)在線監(jiān)測系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、輪機模擬器、實船訓練系統(tǒng)等。對于推進系統(tǒng)模型用于推進系統(tǒng)設計、優(yōu)化而言，只要達到分析目的即可，并不強調

2、仿真實時性。但是，如果在推進系統(tǒng)模型的基礎上，繼續(xù)開發(fā)各種實用型實時系統(tǒng)，對仿真實時性具有很高的要求。如何滿足實時性要求一直是系統(tǒng)開發(fā)中的重要問題。因此，有必要建立推進系統(tǒng)仿真模型，并研究其仿真實時性。
　　本文要對推進系統(tǒng)的性能進行仿真研究，屬于分析仿真，并不強調實時性，因此，推進系統(tǒng)模型中，柴油機模型選擇精度高的曲軸轉角模型。在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境中，首先建立了推進系統(tǒng)模型，包括柴油機、減速箱、螺旋槳、船體阻

3、力、調速器、軸系轉動平衡和船體平動平衡等模塊。其中，建立柴油機模型時，考慮了進出氣閥時氣體的流動狀態(tài)、氣體組分及屬性參數變化、散熱損失等方面。將建立的曲軸轉角模型應用于7.6萬噸半潛船推進系統(tǒng)，研究了推進系統(tǒng)在設計工況下的穩(wěn)態(tài)性能和船舶加速、船舶阻力突變及螺距比變化等過渡工況下的動態(tài)性能。并通過柴油機實驗數據及參考文獻數據，驗證了推進系統(tǒng)模型的準確性。雖然曲軸轉角模型精度高，但是其仿真速度過慢。因此，結合曲軸轉角模型和神經網絡模型的特點