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时间：2020-10-23 12:30:55 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
论文范文：援潜营救船电力促进体系硬件在环仿真策划和完成
第1章绪论
1.1研究背景
船舶电力推进作为当今一个船舶领域的研究热点，回顾其发展历史，其实已经有百年，可以说它一路的发展历程是很曲折的，最初的新兴期是始于二战前，在这之后到七十年代由于其它相关技术的限制，它的发展也一直停滞不前，而八十年代至今则正属于它的蓬勃发展阶段。
20世纪初到二战前的很长一段时间内，由于大功率的机械减速装置无法成批量进行生成，所以舰船电力推进方式在当时可以说是很流行，从军船里的护卫舰到民船里的油船、客货船都可以看到电力推进装置的身影。到了二战后，大功率的机械减速装置技术已经完全没有问题，而当时电力推进方式中带动螺旋桨旋转的直流电机，由于其自身结构复杂，不仅需要经常性的维护，除去由于换向导致的安全隐患不说，而且功率和转速上限方面还受到限制，而如果采取交流电机带动螺旋桨，山于受到调速技术的限制，根本无法应用开来，所以电力推进很快地就被我们熟知的传统推进方式所替代。但是由于其操纵性以及转矩特性方面独特的优点，在特殊的船舶领域—常规潜艇、工程船还是依旧采取这种推进方式。
进入20世纪80年代以后，电力电子技术的快速发展首先导致几种功率器件在陆上的电网迅猛普及，并接着在船舶领域蔓延开来，这种新的技术也让沉寂的电力推进技术重新焕发青春，之前受到限制的交流电机调速技术不仅不再是制约因素，而且调速带来的高性能更加增加了电力推进技术的优势。电力推进方式也因此又一次得到快速地发展。
当今，新一批的高新技术的发展，让电力推进方式更是多方向发展。船舶原动力方面的燃料电池技术的突破以及推进装置方面的新型电机—永磁电机的发展，它们在一定的领域都有了比较成熟的技术，随着这些技术的大规模普及应用，电力推进装置无论是从体积还是能量节约方面相比于传统推进优势无疑会更加突出，伴随着这些优势，其应用领域也越来越广，除去其固有的特殊船舶领域，新型的大型游轮、，伐舰、破冰船、油货船很多都采取了电力推进装置，而且在新型的各种渔业相关种类船舶上，譬如对航速要求明显的渔业行政执法船舶(航速要求较快)以及远洋余枪鱼延绳钓渔船(要求低速航行)、要求运行工况可以多变的拖网渔船、要求用电负荷量充足的灯光诱鱼围网船组以及鱿鱼钓渔船等，这些要求对于电力推进来说正是其优势领域，因此它们如果采取电力推进无疑在能量节省以及适鱼性方面都会有突出的表现。可以展望，电力推进方式将来在更多领域由于其自身优势会受到更多的青睐。
就采用电力推进方式对比与采用传统推进方式的船舶而言，其有如下方面的优势:
(1)船舶的位置空间布局可以更加灵活，节约成本。
(2)耗油量减少，相同功率的船舶两种推进方式前者可节省10%的耗油量。
(3)机械传动方面可以省去齿轮减速箱，直接让推进电机与螺旋桨同轴连接。
(4)良好的转矩特性和拖动特性让采用电力推进方式的船舶操纵性能和机动性能更加突出。
(5)减少螺旋桨等机械振动和噪声，环境更加舒适，航行也更加隐蔽;
(6)对于采用综合全电力推进的船舶，民船的优势表现在动力设备用电统一分配管理，节省单独配置的电力系统装置，节约成本。军船方面则表现在电能储备较大，可以运行大功率武器装备，譬如电磁弹射装置。
船舶电力推进系统的组成可以分为儿个部分:原动力部分、发电机部分、配电装置、变压器部分、变频装置、推进装置、螺旋桨。如下图1-1所示。原动力部分可以有多种选择，可以是核动力，也可以是常规动力或者燃料电池。常规动力部分由船舶运行的功率需求可以选择高速、低速柴油机、燃汽轮机等。发电机部分一般采取同步发电机。变频装置的控制方式有矢量控制或者直接转矩控制，依据选择的控制方式选择不同的公司产品。推进装置部分则更多样，可以选择同步电机、异步电机或者直流电机。而采取的励磁方式的不同又可以有更多细致型号的选择。
第3章 硬件在环仿真的............ 20-46
3.1 软件框架结构............ 20-23
3.2 数据通信接口............ 23-39
3.2.1 模型与监控............ 26-31
3.2.2 模型与实时............ 31-39
3.3 用户界面............ 39-45
3.4 小结............ 45-46
第4章 船机桨数学............ 46-59
4.1 螺旋桨与船............ 46-49
4.1.1 船对桨的............ 46-47
4.1.2 桨对船的............ 47-49
4.2 船舶阻力............ 49-51
4.3 螺旋桨四象限工作............ 51-54
4.4 船机桨数学............ 54-58
4.4.1 同构耦合............ 54-56
4.4.2 船-机-桨............ 56-58
4.5 小结............ 58-59
第5章 电力推进系统硬件在环............ 59-66
5.1 船舶起航............ 59-61
5.1.1 直接启动............ 59-60
5.1.2 分级启动............ 60-61
5.2 船舶停车实验............ 61-64
5.2.1 直接停车............ 62-63
5.2.2 分级停车............ 63-64
5.3 船舶倒航实验............ 64-65
5.4 小结............ 65-66
结论
本文主要设计了救生船电力推进系统硬件在环仿真的接口部分和模型部分，对电力推进系统的整体框架进行了搭建。主要工作分为以下几个方面:
(1)调研、收集国内外的有关船舶电力推进以及硬件在环仿真技术的技术和资料。
(2)搭建了整个救生船电力推进系统硬件在环仿真平台，其中包括确立平台内各硬件设备的通信方式、组成平台的各硬件设备的选型、变频器控制异步电机的策略。
(3)详细分析了本系统硬件在环仿真接口设计的方案，包括模型与实时控制器之间的通信、监控界面按与模型之间的通信、实时控制器与PLC之间的通信。
(4)搭建了船一机一桨的数学模型，并在Simulink里面搭建模型。
