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船舶辅锅炉仿真系统的数学建模与软件设计
| 论文题名： | 船舶辅锅炉仿真系统的数学建模与软件设计 |
| 关键词： | 船舶辅锅炉;数学模型;自动控制;仿真系统;VC开发语言 |
| 摘要： | 随着船舶技术水平的不断发展，对船舶管理人员的技术要求也越来越高，提高船舶管理人员的操作、管理能力已经成为航海界的共识。船舶辅锅炉是船舶重要的辅机之一，也是实现自动化控制最早的设备之一。如何安全、有效的操作船舶辅锅炉具有非常重要的意义。因此，对船舶辅锅炉系统进行数学建模和软件仿真是非常必要的。 本课题主要仿真对象是5250系列的全集装箱船上的一台燃油辅锅炉和一台废气锅炉。首先分析了辅锅炉系统的工作过程及动态特性，介绍辅锅炉系统的组成，列出了辅锅炉系统的详细技术参数。在此基础上进行合理简化和必要的假设，将船舶辅锅炉系统划分为燃烧、汽包、燃油加热器等系统。然后根据各个系统和部件的工作原理，应用质量、能量守恒定律和热力学、传热学、流体力学等基本理论，采用混合建模的方法，建立船舶辅锅炉系统的数学模型。 分析辅锅炉控制系统的特性，提出控制系统的任务，即控制锅炉水位，锅炉汽包压力和锅炉燃油温度。根据已建的船舶辅锅炉数学模型，分别设计锅炉水位、锅炉汽包压力和锅炉燃油温度PID控制算法，并对其进行了实时的联合控制仿真。仿真结果表明各个动态过程基本符合实际辅锅炉动态响应过程，所建数学模型合理有效。为了提高锅炉水位控制系统的可靠性和安全性，设计并实现了锅炉汽包水位的串级广义预测控制。 结合已建立的数学模型和设计的控制算法，使用VC++开发语言完成辅锅炉仿真系统的主界面、水系统界面、燃油系统界而、蒸汽系统界面、控制面板界面、曲线界面及相关元件界面的设计与开发。系统中实时显示汽包压力、锅炉燃油温度、锅炉水位的值，开关阀、按钮、旋钮都可进行操作，指示灯显示相应的工作状态。模拟辅锅炉实际运行工况，对辅锅炉仿真系统进行一系列操作，即锅炉水系统操作、废气锅炉加热操作、辅锅炉加热操作。操作结果表明该系统能够全面、逼真地反映辅锅炉系统的工作情况和实际动态过程。 |
| 作者： | 徐野 |
| 专业： | 模式识别与智能系统 |
| 导师： | 沈智鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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