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原文传递某舰CODAD推进装置动态性能及其控制策略的仿真研究

论文题名：	某舰CODAD推进装置动态性能及其控制策略的仿真研究
关键词：	计算机仿真技术;舰艇推进装置;液力偶合器
摘要：	计算机仿真技术是利用系统的数学模型，在计算机上进行的试验，它是预测和研究系统动态性能的有效手段，主要特点是投资少，见效快，无风险。某舰是我国正在研制的新型舰艇，其动力装置主要由四台PA6柴油机，两个液力偶合器，两个减速齿轮箱和两个调距桨和一套控制系统组成。由于国内首次使用相继增压的PA6柴油机，并无经验可借鉴，同时该舰具有使用工况多，技术要求高等特点，保证该舰推进装置安全可靠的工作是至关重要的。船用柴油机的建模方法大致可分为四类：线性化模型、准稳态模型、充排模型和压力波模型。线性化模型是一种忽略次要因素的简化方法，对系统做了很多的假设，这种模型与线性化工况点有很大的关系，不适用于大幅变动工况的研究。准稳态模型把柴油机的动态过程看成一系列的稳态过程组成，其基础是柴油机各部分的稳态特性、基本的动力学和热力学方程以及基于实验的经验公式，在稳态试验数据的基础上建立动态模型，可用于动态性能实时仿真和非实时的瞬态性能分析及优化。充排模型主要用于非实时的动态性能分析及稳态性能预测，它基于放热规律，对气缸内工作过程进行详细的计算，主要用于柴油机稳态性能的精确预测。压力波模型的缸内过程模型和充排法相同，但是它进一步考虑了压力波在进排气管内的传播过程，是这四种方法中计算量最大，同时也是精度最高的一种方法。根据本课题的特点，作者采用Matlab/Simulink仿真工具，参考了国内外柴油机的建模方法，在准稳态的基础上，建立了该舰的主机的仿真模型，同时还建立了CODAD装置的其他各个部件以及螺旋桨的仿真模型，并利用该仿真模型与某研究所建立的控制系统模型接口，通过联调验证了该模型是基本正确的，同时对控制系统参数设定提供一定参考。利用联调好的推进装置和控制系统的仿真模型，本文还研究了本舰四机双桨工作时，从前进一正常加速以及紧急加速至前进五的动态过程，分析了在紧急加速过程中，加有负荷限制和不加负荷限制两种情况下舰船推进装置的动态响应，仿真结果表明加速过程中必须加有负荷限制，否则柴油机很容易超负荷，导致故障。此外，根据本推进装置的特点，利用该仿真模型，本文讨论了双机接脱排过程中，两台柴油机的负荷转移情况以及相应的液力偶合器的工作情况。在本文中，作者还针对本推进装置的特点，介绍了各种工况下的机桨配合情况。由于本舰的推进装置为四机双桨工作，用非线性的液力偶合器与减速齿轮箱进行功率传递，同时驱动可调桨，对于如此复杂的推进装置的仿真研究在国内尚属首次，同时数据不足，因而在建模过程中难免会有不足的地方，在本文的总结部分，作者结合在联调过程的体会，提出了本仿真模型有待改善的地方。
作者：	朱亚莉
专业：	轮机工程
导师：	张维竞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2002
正文语种：	中文