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柴燃联合动力装置半物理仿真实验研究
| 论文题名： | 柴燃联合动力装置半物理仿真实验研究 |
| 关键词： | 船舶工程;柴燃联合动力装置;半物理仿真;并车控制 |
| 摘要： | 柴燃联合动力装置(CODAG)在巡航时使用柴油机可以获得较好的经济性与续航力，在高航速时还可以将推进柴油机的功率并入，驱动螺旋桨以提高航速。这种动力装置是未来我国船舶动力发展方向之一。但是两台不同的原动机共同工作时涉及到复杂的控制是其关键技术，而采用硬件在环半物理仿真方法是开展控制规律与策略研究的有效手段。本文针对柴燃联合动力装置在并车过程中的负荷分配和转速调节等核心问题进行了深入研究，基于转子动态特性相似的半物理仿真方法，搭建了双机并车半物理仿真实验台，为其控制规律及方法研究提供有效平台。研究柴燃联合动力装置在不同运行工况下的动态性能，在实验过程中来验证和改进所设计的半物理仿真实验台及双机并车控制方法。 本文的主要研究内容如下: 1、基于模块化建模的思想，在描述了燃气轮机和柴油机装置各部件的数学模型之后，针对不同部件的特点，在MATLAB中搭建了船用三轴燃气轮机和柴油机的动态仿真模型。总结现在常用的几种并车控制方式，针对柴燃联合动力装置的特点制定了CODAG双机并车控制方法。 2、采用转子动态特性相似原理进行半物理仿真研究。提出基于原动机模型驱动变转速电机的半物理仿真总体方案。设计了以电机加仿真模型代替原动机、水力测功机代替螺旋桨、SSS离合器、齿轮箱及测控系统为实物的联合动力半物理仿真实验台。 3、半物理仿真实验台控制系统研究。采用实船动力的控制核心PLC控制技术，对实验台测控系统进行了硬件设计，并完成硬件系统搭建;根据柴燃联合动力装置的运行规律、并车控制方法以及实验过程中的安全保护需求进行了软件设计，完成测控系统的软硬件调试。 4、完成了CODAG装置半物理仿真实验台硬件系统与软件系统之间的联调，进行了柴燃联合动力装置的半物理仿真实验研究，验证了所制定的柴燃双机并车控制方法和所设计的双机并车半物理仿真实验台测控系统的合理性和实用性，探索了柴燃联合动力装置在并车和解列等动态过程中的特性。 |
| 作者： | 雷昊达 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 李淑英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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