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ME型柴油机控制单元的数学建模与可视化仿真
| 论文题名： | ME型柴油机控制单元的数学建模与可视化仿真 |
| 关键词： | 船舶柴油机;控制单元;数学建模;可视化仿真;轮机模拟器 |
| 摘要： | 随着电喷柴油机的不断发展，MAN公司推出的ME型柴油机已经逐渐替代MC型柴油机。ME型柴油机的控制系统较以往柴油机有较大区别，其控制单元以及MOP（MainOperationPanel）界面对主机的运行和控制起到十分重要的作用。船舶发生的安全事故绝大多数是因为人为操作导致的。因船员对ME型柴油机控制单元及其MOP界面的不熟悉而造成巨大经济损失的事故并不少见。因此加强船员对ME型柴油机控制单元方面的培训十分重要。轮机模拟器可以有效提升船员对ME型柴油机控制单元的管理水平。目前现有的轮机模拟器中，ME型柴油机控制单元的仿真系统存在不同程度的简化，且没有自动评估功能，无法满足培训与考核船员的需要。 为了解决上述问题，本文对ME型柴油机控制单元进行了较深入的研究，旨在开发一套拥有自动评估功能的ME型柴油机控制单元的可视化仿真系统，主要研究内容如下： 基于8K90ME-C型柴油机控制系统的组成特点和ME主机的培训内容，利用模块化方法建立了ME型柴油机控制单元的数学模型，模型主要包括：报警单元、主机控制单元、液压控制单元、气动操纵单元以及气缸注油单元。 利用VC++6.0软件对控制单元的数学模型进行编程和计算，给出仿真结果并与实船数据对较。仿真结果表明：仿真模型能够准确反映实际系统的动态特性和稳态特性，可实现的功能与实际系统的功能一致，验证了仿真模型的正确性。 根据实船MOP操作界面的布局和功能，利用VC++6.0程序设计软件完成了MOP操作界面程序的设计和编程，开发出与实船MOP相同的可视化操作界面，并完成了操作界面与仿真模型的数据关联，开发出MOP仿真训练系统。仿真实验表明：操作界面与实际系统界面相似，实现的功能与实际系统一致，可以满足各种培训的需要。 为了满足操作环境临场感的需要，利用3DMAX建立了ME主机控制单元和机旁控制台的三维模型，利用Unity3D引擎对三维模型进行渲染，开发了三维虚拟现实操作界面，完成了界面与仿真模型数据关联和调试，仿真试验表明：虚拟现实界面可以实现漫游和操作，丰富了训练系统的操作环境，并可根据显示器分辨频率自调节界面大小。 针对现有训练系统自动评估功能的不足，本文深入研究了基于仿真系统状态和运行参数的试题结构和自动评估推理算法，编写了推理算法程序，并将其融入到DMS仿真平台中；根据《中华人民共和国海船船员适任考试大纲》的要求，设计了有关ME型柴油机控制单元操作的试题，并结合评估算法以及评估要求编写了典型自动评估试题，通过试题自动评估结果验证了评估推理算法的正确性。 |
| 作者： | 阮章 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 孙建波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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