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螺旋桨负载特性的半实物仿真平台研究
| 论文题名： | 螺旋桨负载特性的半实物仿真平台研究 |
| 关键词： | 螺旋桨;负载特性;吊舱推进;船舶运动;风浪流干扰;半实物仿真 |
| 摘要： | 为了研究船舶电力推进系统，大连海事大学建立了吊舱式船舶电力推进系统实验室。实验室采用推进电机带负载电机构成的对拖系统来模拟实船推进电机带螺旋桨的工作情况。为了使电力推进系统最大程度上符合实船运行情况，就需要为推进电机提供最大程度上模拟实船螺旋桨特性的负载。船舶操纵过程中螺旋桨的工作特性很复杂，再加上风浪流对船舶的干扰作用，将会严重影响螺旋桨的推进特性。因此控制负载电机，使其模拟螺旋桨在实船环境下的工作特性，为推进电机提供负载，对研究船舶电力推进系统的动静态性能则显得尤为重要。 本文根据本校船舶电力推进系统实验室建设的实际需要，以螺旋桨负载特性的半实物仿真平台为研究对象，分为软件仿真和硬件平台两部分。软件仿真在LabVIEW中完成，从螺旋桨的四象限模型出发，对拖式吊舱推进器进行了建模。以双吊舱推进系统为仿真对象，建立了吊舱推进船舶的平面运动模型和模拟海况的风浪流干扰模型。在拖式吊舱推进器的建模方面，将螺旋桨、舱体与支架组成的吊舱本体分别建模，再考虑螺旋桨对吊舱本体的影响。在船舶运动模型方面，采用了针对吊舱推进船舶特殊船型的Woodward公式来计算船体水动力系数。在风力干扰模型方面，采用了考虑风速廓线影响的藤原公式，并在其基础上做了改进。在浪力干扰模型方面，使用了JONSWAP波谱。将流对船体的干扰，归入船体水动力的计算中。 设计了信号采集和输出程序，通过数据采集卡NI PXIe-6356为仿真程序提供输入信号，并将程序输出的控制信号送给控制负载电机的SINAMICS S120变频器。将编写好的LabVIEW程序下载到在线仿真器NI PXIe-8135中，在实时操作系统中运行。最后在半实物仿真平台上完成了静水和风浪流干扰下的直航、旋回和Z型操纵实验。设计的系统监控界面可在线设置参数并实时显示实验结果。实验结果表明，建立的吊舱推进船舶运动模型和风浪流干扰模型基本上能体现实船的情况，负载电机能够按照实船螺旋桨的工况给推进电机提供负载。 |
| 作者： | 杨柏梅 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 邱赤东 |
| 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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