船艇电站建模综合管理与动态仿真系统的实现

摘要

改革开放带来了经济发展和社会繁荣，与此同时国内各类违法走私团伙为利所驱频繁活动，包括：海上走私、偷渡出境等等。公安海警为了保卫国防，使得国家经济建设的发展有一个良好的社会次序，必须与时俱进提高海警技术素质，降低舰艇在海上事故发生率。公安海警系统借鉴了国际海事组织对远洋船员的训练方法，以STCW78/95履约为契机，采用模拟器为培训的主要技术设施，提高海警培训的质量和实效。近期，公安海警系统开展大规模练兵运动的同时，加速开展了船艇技术的仿真研究。“军民结合”、“寓军于民”是部队院校科技研究的战略思想，公安海警学校有与地方的航运院校紧密联合开发各类船艇模拟器的经验和传统。本课题立题源于公安海警学校与我校合作的横向项目“船艇电站实时仿真系统”。基本技术要求是：适合该校学员船艇电站模拟实习；船艇机电部门艇员及相应维修保障部门人员的培训；有关船艇电站的科学研究。 船艇电站是一个复杂的机、电系统，实现船艇电站的仿真与其特殊的培训要求，需要进行系统的数学建模、模拟器硬件环境构筑、数据采集、实时仿真、综合管理、故障设置训练和考试评分研究等任务。 全文分七章予以叙述：首先概要介绍船艇电站仿真技术、建模方法和所要达到的功能；然后运用电力系统稳定性理论，对柴油发电机系统的三个主要组成部分(发电机组、调速系统和励磁系统)进行了分析和数学建模，叙述了发电机组单机运行和多机并联的实时仿真软件的研制；研究了三相异步电动机负载模型：介绍了综合管理系统和人机交互界面的建立，故障设置、分析、排除训练和考试评分模块；最后是全文总结和展望。 本人在课题中承担了主要的软件研制工作： 1.研究了船艇的数学模型，按目前流行的元件化设计思路制作了各种模块控件200多个(涵盖了船舶电气设备的主要附属器件)、各相关多媒体仿真界面。 2.软件总体设计：开发了20多个子系统模块(柴油机组调速仿真系统、发电机励磁调压系统、燃油锅炉系统、压力水柜控制系统、主开关DW98合闸控制系统、三速电动起货机控制电路、空调控制系统和同步并车控制系统等)，I/O接口程序、总体连接程序。 3.开发了部分故障设置模块和考核试题模块，对每一控件设置了能够执行故障和排除故障的功能。 4.针对学员机开发了纯软件操作的仿真电站软件，供学员熟悉模拟器的功能。 5.软硬件的总体联调，经过半年多的调试、纠错，目前已达到实用的阶段。 本项目运用了多年来在多媒体课件研制方面的经验，将船艇电站实时仿真软件与多媒体课件相结合，既可以作为学员的实践自学的软件，又可以作为教员课堂教学的课件，丰富了公安海警的训练和教学提供了更大的自由度。这是本论文的主要技术创新。 无论从技术层面还是从实际应用的角度，本项目已经基本完成。公安海警学校对项目的技术水平予以了较高的评价，并希望在科学研究和理论验证方面与我校合作，例如：能按规范规定内容模拟发电机组验收项目的试车，并做出相应的结果；能进行电力系统选择性保护的理论验证等。 本项目是我们与公安海警学校的首度合作进展的顺利归结于双方的共同努力。预测该项目在今后的实际使用中，会产生更大的经济效益和社会效益，并为两校间的进一步合作提供契机。

目录

论文独创性声明及论文使用授权声明

摘要

前言

第一章 船艇电站仿真综述

第二章船艇原动机及调速器模拟

第三章 船艇同步发电机及励磁调压系统的仿真

第四章 三相异步电动机负载仿真

第五章 综合管理系统和人机交互界面的建立

第六章 故障设置、分析、排除训练和考试评分模块

第七章 全文总结

致谢

攻读硕士学位期间发表论文和取得的科研成果

参考文献

附录