基于船—机—桨耦合模型的船舶应急换向控制研究
发布时间：2021-08-05 17:58
中速柴油机动力装置船舶避险通常采取应急换向来实现螺旋桨快速倒转制动停船。目前,应急换向控制一般采用时间或转速原则,导致换向过程易出现主机闷熄或倒车响应不及时。为此提出基于船-机-桨模型的中速柴油机动力装置船舶应急换向控制方法:根据动力装置推进耦合以及风、浪、流船舶干扰特性,由“XX”实船试航数据和船机桨技术参数建立船-机-桨数学模型,应急换向时在模型中引入螺旋桨时域变化值,与主机起动转矩实时比较判断,输出应急换向标志至主机遥控装置控制执行应急换向程序。分别对敞水和风、浪、流干扰下船舶应急换向控制进行仿真验证,并以中速机动力装置为控制对象和应急换向为控制过程设计了应急换向控制系统并对控制系统进行了验证。主要研究工作如下:1.以中速柴油机船舶动力装置为研究对象,根据推进动力传递过程分析柴油主机、轴系齿轮箱、螺旋桨和船体阻力特性并建立船、机、桨间的功率和扭矩平衡方程,给出了船舶附加质量、伴流干扰、推力减额系数的求解方法。2.由实船技术参数和试航数据建立船-机-桨系统Matlab/Simulink仿真模型。对比船模实验数据对船-机桨-模型修正优化,同时建立风、浪、流对船舶阻力和航速的干扰模型。...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柴油机推进系统
7图 2-2 柴油机功率随转速和油门变化曲线图由柴油机外特性图可以看出，根据柴油机转速 n 和供油量 出功率 Pe，由于柴油机运行工况实时变化，因此，可对所测用 BP 神经网络插值来估算不同工况点的主机功率。BP 算法结构设置为一个输入层，两个隐含层和一个输出层选用 sigmoid 函数，输出层选用 purelin 函数。根据计算要(如 1r/min) ，采用 trainbr 学习法则对网络进行训练，依据 rdt 对权值和阀值进行调整，外特性模型输入为转速和供油机功率。根据柴油机功率与转矩的关系可得柴油机的输出转
武汉理工大学硕士学位论文9550 /e eM P n油机主机及其动力传递装置简化为绕中心轴线旋转据动力装置的扭矩平衡关系可得：30e p f ednM M M Jdt Me为柴油机的有效输出扭矩，Mp负载扭矩，Mf为轴的转动惯量。油机负荷限制特性机的负荷限制特性主要指柴油机的机械负荷和热负允许工作范围，为保证柴油机在紧急制动等机动工况柴油机的负荷限制特性[25]。图 2-3 中负荷限制曲线由制曲线组成。转矩限制特性和等排温限制曲线的不转速工作时间段，对其负荷限制的主要影响因素也不
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑螺旋桨倒车特性的船舶港内操纵数学模型及仿真应用[J]. 张强,张显库. 中国造船. 2016(04)
[2]基于船舶动力装置发展的新趋势分析[J]. 李强. 中国水运(下半月). 2014(07)
[3]大型船舶柴油机推进系统建模与仿真[J]. 涂环,陈辉. 中国造船. 2014(02)
[4]大型船舶倒车制动性能实用预报方法[J]. 沈定安,刘洪梅. 船舶力学. 2011(10)
[5]海洋工程结构物风载荷计算方法比较[J]. 岳晓瑞,徐海祥,罗薇,詹成胜. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2011(03)
[6]AMESim仿真技术在船舶推进系统中的应用研究[J]. 周晓洁,赵同宾,陈金涛,张庆. 船舶工程. 2009(06)
[7]船舶交通系统模拟技术的开发与研究[J]. 卓永强,方祥麟,陈沈阳. 中国航海. 2008(02)
[8]船舶操纵中各种制动效果的比较[J]. 胡云平. 中国航海. 2007(03)
[9]船舶倒车停船运动仿真研究[J]. 陆冬青. 舰船科学技术. 2007(04)
[10]规则波中船舶运动六自由度数学模型[J]. 张秀凤,尹勇,金一丞. 交通运输工程学报. 2007(03)
博士论文
[1]船舶柴油推进装置多工况数学模型及轮机实操评估系统研究[D]. 张巧芬.大连海事大学 2016
[2]船舶柴油机推进轴系状态评价方法的研究[D]. 王宏志.大连海事大学 2015
[3]船舶运动与主推进线性变参数联合控制的研究[D]. 袁士春.大连海事大学 2007
硕士论文
[1]基于最优控制的船舶避碰研究[D]. 许兰.大连海事大学 2016
[2]船用齿轮箱状态评估技术研究[D]. 程超.哈尔滨工业大学 2013
[3]船舶倒车过渡工况仿真分析研究[D]. 黄瑶瑶.武汉理工大学 2013
[4]风流作用下的内河船舶领域模型及应用研究[D]. 黄寅.武汉理工大学 2012
[5]分布式低速柴油主机遥控系统的研究与设计[D]. 陈欢欢.武汉理工大学 2012
[6]船机桨匹配设计软件开发[D]. 王建政.哈尔滨工程大学 2012
[7]船舶运动建模与特性仿真研究[D]. 李修强.武汉理工大学 2010
[8]船舶运动的风浪影响建模与仿真研究[D]. 孙凌丽.哈尔滨工程大学 2010
[9]风浪中船舶操纵运动建模与仿真[D]. 肖仲明.大连海事大学 2007
[10]船舶在风浪中的操纵运动仿真[D]. 滕英祥.大连海事大学 2004
本文编号：3324205
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柴油机推进系统
7图 2-2 柴油机功率随转速和油门变化曲线图由柴油机外特性图可以看出，根据柴油机转速 n 和供油量 出功率 Pe，由于柴油机运行工况实时变化，因此，可对所测用 BP 神经网络插值来估算不同工况点的主机功率。BP 算法结构设置为一个输入层，两个隐含层和一个输出层选用 sigmoid 函数，输出层选用 purelin 函数。根据计算要(如 1r/min) ，采用 trainbr 学习法则对网络进行训练，依据 rdt 对权值和阀值进行调整，外特性模型输入为转速和供油机功率。根据柴油机功率与转矩的关系可得柴油机的输出转
武汉理工大学硕士学位论文9550 /e eM P n油机主机及其动力传递装置简化为绕中心轴线旋转据动力装置的扭矩平衡关系可得：30e p f ednM M M Jdt Me为柴油机的有效输出扭矩，Mp负载扭矩，Mf为轴的转动惯量。油机负荷限制特性机的负荷限制特性主要指柴油机的机械负荷和热负允许工作范围，为保证柴油机在紧急制动等机动工况柴油机的负荷限制特性[25]。图 2-3 中负荷限制曲线由制曲线组成。转矩限制特性和等排温限制曲线的不转速工作时间段，对其负荷限制的主要影响因素也不
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑螺旋桨倒车特性的船舶港内操纵数学模型及仿真应用[J]. 张强,张显库. 中国造船. 2016(04)
[2]基于船舶动力装置发展的新趋势分析[J]. 李强. 中国水运(下半月). 2014(07)
[3]大型船舶柴油机推进系统建模与仿真[J]. 涂环,陈辉. 中国造船. 2014(02)
[4]大型船舶倒车制动性能实用预报方法[J]. 沈定安,刘洪梅. 船舶力学. 2011(10)
[5]海洋工程结构物风载荷计算方法比较[J]. 岳晓瑞,徐海祥,罗薇,詹成胜. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2011(03)
[6]AMESim仿真技术在船舶推进系统中的应用研究[J]. 周晓洁,赵同宾,陈金涛,张庆. 船舶工程. 2009(06)
[7]船舶交通系统模拟技术的开发与研究[J]. 卓永强,方祥麟,陈沈阳. 中国航海. 2008(02)
[8]船舶操纵中各种制动效果的比较[J]. 胡云平. 中国航海. 2007(03)
[9]船舶倒车停船运动仿真研究[J]. 陆冬青. 舰船科学技术. 2007(04)
[10]规则波中船舶运动六自由度数学模型[J]. 张秀凤,尹勇,金一丞. 交通运输工程学报. 2007(03)
博士论文
[1]船舶柴油推进装置多工况数学模型及轮机实操评估系统研究[D]. 张巧芬.大连海事大学 2016
[2]船舶柴油机推进轴系状态评价方法的研究[D]. 王宏志.大连海事大学 2015
[3]船舶运动与主推进线性变参数联合控制的研究[D]. 袁士春.大连海事大学 2007
硕士论文
[1]基于最优控制的船舶避碰研究[D]. 许兰.大连海事大学 2016
[2]船用齿轮箱状态评估技术研究[D]. 程超.哈尔滨工业大学 2013
[3]船舶倒车过渡工况仿真分析研究[D]. 黄瑶瑶.武汉理工大学 2013
[4]风流作用下的内河船舶领域模型及应用研究[D]. 黄寅.武汉理工大学 2012
[5]分布式低速柴油主机遥控系统的研究与设计[D]. 陈欢欢.武汉理工大学 2012
[6]船机桨匹配设计软件开发[D]. 王建政.哈尔滨工程大学 2012
[7]船舶运动建模与特性仿真研究[D]. 李修强.武汉理工大学 2010
[8]船舶运动的风浪影响建模与仿真研究[D]. 孙凌丽.哈尔滨工程大学 2010
[9]风浪中船舶操纵运动建模与仿真[D]. 肖仲明.大连海事大学 2007
[10]船舶在风浪中的操纵运动仿真[D]. 滕英祥.大连海事大学 2004
本文编号：3324205
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