CAT3516C型柴油发电机仿真研究与实现

发布时间：2017-07-18 21:24

  本文关键词：CAT3516C型柴油发电机仿真研究与实现

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【摘要】：船舶电力系统是现代船舶不可缺少的核心系统之一,作为船舶电力系统电源的柴油发电机,其工作性能对电力系统有着重要的影响。为了对柴油发电机系统进行分析与研究,对CAT3516C型柴油发电机进行了仿真研究,并设计开发了CAT3516C型柴油发电机系统仿真模拟软件。本文的研究内容包括柴油机机理数学建模、调速系统模糊PID控制策略研究、柴油发电机仿真系统的二维仿真软件与三维虚拟场景仿真的设计开发等。本课题中柴油机模型采用了平均值法建模,按照模块化建模思想,分别对柴油机本体、进排气系统、涡轮增压系统、空冷器等模块建立模型,并对模型的精确性和实时性进行了仿真验证。通过对调速系统的分析,运用Fuzzy Logic Toolbox设计以柴油发电机转速为控制对象的模糊PID控制器,将其应用于建立的柴油发电机模型中,并完成控制效果分析；以仿真研究为基础,进行了CAT3516C型柴油发电机仿真系统的二维仿真软件与三维虚拟场景的设计开发。二维仿真平台按照模型、数据、显示界面、模型管理器的结构进行设计,以实现分层管理和模块化,方便对仿真程序的维护,架构采用的是微软Winform桌面应用程序架构,以实现仿真程序丰富的表现能力。三维虚拟场景中的三维模型是采用Autodesk公司的3ds Max软件进行前期制作,然后导入Unity3D实现虚拟漫游与交互功能,并基于UDP通讯协议实现了二维仿真软件和三维虚拟现实场景的数据通讯,通过共享数据,实现二者中系统设备的同步操作。本课题设计开发的CAT3516C型柴油发电机系统仿真软件具有较高的精确性,与实船数据基本一致,可以用于轮机的教学培训。
【关键词】：柴油发电机 系统仿真 模糊PID 仿真器 虚拟现实
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景与意义10-11
• 1.2 课题研究的现状11-13
• 1.2.1 柴油机的数学建模11-12
• 1.2.2 柴油机的转速控制12-13
• 1.3 课题的主要工作13-15
• 第2章 柴油机数学模型的建立15-26
• 2.1 柴油机技术参数16
• 2.2 柴油机本体模型16-19
• 2.3 进气系统模型19
• 2.4 排气系统模型19-20
• 2.5 空冷器模型20
• 2.6 涡轮增压器模型20-24
• 2.6.1 涡轮机21-23
• 2.6.2 压气机23-24
• 2.6.3 转子方程24
• 2.7 燃油系统24-25
• 2.8 本章小结25-26
• 第3章 数学模型仿真与验证26-34
• 3.1 仿真工具介绍26
• 3.2 仿真模型的建立26-29
• 3.3 仿真结果分析29-33
• 3.3.1 稳态数据29-30
• 3.3.2 动态特性30-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 模糊PID控制设计与仿真34-47
• 4.1 调速系统概述34
• 4.2 常规PID控制34-36
• 4.3 模糊PID控制36-44
• 4.3.1 模糊控制原理36-39
• 4.3.2 模糊PID控制器39-40
• 4.3.3 模糊PID控制器设计40-44
• 4.4 仿真验证44-46
• 4.4.1 仿真模型44-45
• 4.4.2 仿真试验分析45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 CAT3516C型柴油发电机仿真系统的设计与实现47-65
• 5.1 仿真系统主要功能47-48
• 5.2 二维仿真软件设计48-53
• 5.2.1 仿真软件结构48-49
• 5.2.2 自定义控件的开发49-51
• 5.2.3 可视化界面设计51-53
• 5.3 三维虚拟现实的设计与实现53-62
• 5.3.1 三维模型的创建53-56
• 5.3.2 三维模型的渲染优化56
• 5.3.3 三维虚拟场景的开发56-62
• 5.4 虚拟现实场景与二维软件的数据通信62-64
• 5.4.1 通讯协议概述62
• 5.4.2 UDP通讯实现过程62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第6章 总论与展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 研究生履历72

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本文编号：559870