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柴电混合动力定位推进系统优化控制研究
| 论文题名： | 柴电混合动力定位推进系统优化控制研究 |
| 关键词： | 船舶推进系统;动力分配;优化控制;数学模型 |
| 摘要： | 能源危机是世界各国面临的重大问题。许多国家制定了向深海进军的战略目标同时把节能减排作为科研的重要研究方向。海洋工程船舶自动化程度高、定位精准快速，是深海石油开采的重要保证。由于作业工况多变且需要满足一定的定位精度，海洋工程船舶采用柴电混合动力定位推进系统，推进系统具备柴电混合推进形式且具有动力定位功能。海洋工程船舶推进系统结构复杂，配备多推进器，由副机和主柴油机两种动力源提供动力，动力形式包括电力和机械两种。 由于多动力源提供功率、推进方式多样、推进器功率限制，以及随着节能、环保理念的深入，柴电混合动力定位推进系统的优化控制研究十分必要。对海洋工程船舶的推进系统的结构和特点进行了介绍，将推进系统的优化转化为具体的数学模型。引入功率混合度的概念，研究推进系统在不同工况下的动力分配优化控制。以原动机（主柴油机和副机）的燃油消耗率曲线为基础，以船舶总的需求功率作为输入，把原动机的等效燃油消耗量最小作为优化目标，对船舶驱动装置进行实时分配功率。控制策略可以实现在不同的功率变化范围下，能量在副机和主柴油机之间最佳分配，实现最小的等效燃油消耗。副机的承载功率全部用于向电网供电。主柴油机的承载功率，可行的工作模式包括推进、发电、推进+发电三种，在不同的工况下需要具体分析选择适用的工作模式。 给出了动力定位工况、最大航速工况、拖带工况、巡航工况四种典型工况下需求功率的计算方法和动力分配结果分析。由于动力定位模式需要保持一定位置或艏向，采用多推进器输出推力抵消外界风、浪、流等环境干扰力，以一定的控制算法约束各个推进器的推力输出，可以实现最小的功率消耗。对动力定位模式首先进行推力分配优化，建立推力分配数学模型，采用遗传算法理论优化推力分配目标，保证了定位精度需求和功耗最小。此外，本文还涉及动力定位系统仿真平台的搭建，包括船舶运动数学模型、推进器模型等。柴电混合动力系统的优化控制研究为船舶在多工况作业推进方式的选择提供了理论指导，对于降低油耗、减少环境代价具有十分重要的意义。 |
| 作者： | 夏雨 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 贾宝柱 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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