吊舱式电力推进控制系统人机界面开发及其仿真控制

摘要

现代电力推进技术与早期电力推进最大的不同就是建立了综合全电力推进系统(简称IPS)，它全面融合了现代最先进的数控技术、网络技术以及动力和机电领域的最新进展，已引起国际造船和航运界的重视。 交通部重点实验室一上海海事大学航运仿真中心在推广产学研成果的同时，积极探索多模式机舱的仿真系统。近年来，在交通部专项基金支持下，我中心开始进行了“多模式机舱仿真系统实验室”建设，其核心研究是“多模式船舶综合电力系统和电力推进系统”，它以吊舱式电力推进系统为研究对象，具有前瞻性，对于推动造船界和航运界加速选用与推广电力推进船舶有现实意义。 本文课题是“多模式机舱综合仿真系统”的子项目，建设过程中又得到了国家教育部博士点基金项目“船舶动力推进系统动态仿真研究”的资助。该课题要根据船舶电力推进技术发展的新特点和趋势，设计并实现船舶综合电力推进监控系统，完善电力推进仿真装置开发技术。本文围绕此课题主要完成以下内容：将吊舱式电力推进船舶与传统采用的柴油(或燃汽)动力推进系统进行分析比较，汲取先进的船舶控制理念，通过不断试验完善，取得了较好的实效；基于构筑的电力推进仿真系统硬件框架和实船知识，设计出综合监测控制系统的软件功能框架，完成各功能模块的设计及控制程序的编写和调试工作；基本实现推进和操舵控制方式的逻辑切换和控制功能，模拟了广阔海域和机动操作的运行控制方式；对指示灯、操纵杆外观功能进行仿真模拟，设计出了实用美观的监控操纵和运动仿真界面，该界面对于新一代推进装置船舶的高级管理人才的培养有实用价值；最后完成了对新建系统的软硬件的可靠性测试。 本文第一章介绍项目背景；第二章分析吊舱式电力推进装置的仿真对象，并介绍自行研制的“综合电力推进监控系统”的结构组成和任务功能，着重强调“半实物在环”的特点；第三章阐述了监控系统应用程序开发策略，着重强调了其具有“实时控制”、“在线仿真”等特点，即本系统采用工控机来完成对外部设备的动态数据采集和实时控制仿真；第四章探索了该电力推进系统的主机调速方案，提出了一种电机转速控制优化算法。第五章叙述了综合电力推进监控系统人机界面的开发，主要包括主机操纵界面和船舶运动仿真界面两部分。最后，对毕业论文所做的工作予以总结、对 本课题持续开展进行展望。 吊舱式电力推进系统集调速、控制和执行于一体，课题开发了较为完整的监测控制功能，完成了与硬件的联合调试，实现了功能(硬、软)模块化，设备标准化，反映了当代船舶的发展方向，对提高我们的科研水平，以及推广应用将有良好的社会效益与经济效益。

目录

文摘

英文文摘

论文独创性声明及论文使用授权性声明

第一章绪论

第二章吊舱式电力推进仿真系统简介

第三章综合电力推进监控系统应用程序开发

第四章电力推进遥控操作的电机速度控制与算法实现

第五章人机交互界面的开发

第六章结论与展望

致谢

参考文献

附录仿真母型船的电力系统图