原文传递
船舶空调制冷系统的建模与仿真研究
| 论文题名： | 船舶空调制冷系统的建模与仿真研究 |
| 关键词： | 船舶空调系统;建模仿真;过热度控制;智能算法;模拟器;仿真模型 |
| 摘要： | 随着目前对轮机模拟器功能要求的提高，模拟器中的各种船舶设备的功能与操作都需要完善与增强。空调制冷系统是船舶主要辅助系统之一，是现代船舶建造时必不可少的装船设备，该系统运行的好坏直接对在船人员及重要关键设备有重要影响。因此，对船舶空调系统进行建模与仿真研究是有重要意义的。 本文选取大连海事大学实习教学船中的空调制冷系统作为研究对象，对船舶空调制冷系统的概况和运行特点进行了详细的介绍，并应用质量、能量守恒定律和热力学、传热学、流体力学等相关理论原理通过机理分析，在一定的简化前提下对船舶空调制冷系统中的主要部件如压缩机、电子膨胀阀、冷凝器、蒸发器、空气冷却器及舱室温度等进行了数学建模的建立。利用Matlab/Simulink软件的计算与仿真功能，分别对空调系统的各部件进行了仿真并按照船舶空调制冷系统内各主要部件之间的耦合关系进行了系统整体的连接，根据实船中采集的数据进行了相应工况下系统参数变化的验证，仿真结果表明建立的模型得出的数据在合理误差范围之内，具有一定的可靠性，能够在模型的基础上进行系统运行趋势分析和优化操作。 对目前实际在船使用最为广泛的过热度控制方法PID控制进行了详细的分析，针对PID控制中出现的一些弱点，利用模糊智能算法和粒子群算法的优势对PID参数进行了优化整合，得到新的模糊PID控制方式和基于粒子群优化PID控制方法，利用仿真模型给出了电子膨胀阀开度与过热度之间的关系函数，并在Simulink中搭建了常规PID和模糊PID控制模型，在matlab中编写粒子群算法对常规PID进行优化。将三种控制方式进行了对比验证，结果表明经模糊算法优化后的PID控制器和基于粒子群优化PID控制器具有超调量小、调节时间短的优点。 最后，本文在建立的船舶空调制冷系统仿真模型的基础上进行了船舶空调系统模拟器的设计与研发，基于VisualStudio平台，采用WPF图形技术对船舶空调系统中的相关控件和操作界面进行设计和制作，并利用C#语言进行了底层模型类的开发。研发的空调系统界面友好，操作流程清晰，逻辑性和准确度仿实船性强，已部署于我校服务器平台，可实现在线下载和运行，满足学员培训和科研者数理分析的需求。 |
| 作者： | 张洪富 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 何治斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
