船舶動(dòng)力裝置系統(tǒng)模塊化建模與仿真研究.pdf

1、雖然模塊化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于船舶動(dòng)力裝置的仿真，但是大多數(shù)研究人員根據(jù)仿真目的，都只針對(duì)某一固定船型的特定動(dòng)力裝置系統(tǒng)進(jìn)行仿真，沒有考慮多種不同動(dòng)力裝置形式，其建立的模型已經(jīng)固定，無法適用于其他型式的推進(jìn)系統(tǒng)。因此，在對(duì)其他艦船進(jìn)行仿真時(shí)就要重新進(jìn)行建模。本文針對(duì)這一存在的問題，在以前的模塊化技術(shù)基礎(chǔ)上，本文提出“積件式”模塊化技術(shù)，這種新的方法針對(duì)不同的動(dòng)力裝置建立各種組成部分不同類型的仿真模塊，通過對(duì)不同類型模塊的自由組合來實(shí)現(xiàn)不同

2、動(dòng)力裝置系統(tǒng)的仿真模型。這種技術(shù)的采用解決了目前一個(gè)仿真軟件只能針對(duì)一種船型的動(dòng)力裝置系統(tǒng)進(jìn)行仿真的問題。 本文從功能的角度，將整個(gè)動(dòng)力裝置系統(tǒng)根據(jù)功能分解為主機(jī)子系統(tǒng)、軸系子系統(tǒng)、離合器子系統(tǒng)、齒輪箱子系統(tǒng)、推進(jìn)器子系統(tǒng)、船體子系統(tǒng)、氣缸子系統(tǒng)、進(jìn)氣管子系統(tǒng)、排氣管子系統(tǒng)、中冷器子系統(tǒng)、壓氣機(jī)子系統(tǒng)、渦輪子系統(tǒng)、增壓器轉(zhuǎn)子子系統(tǒng)、調(diào)速器子系統(tǒng)、供油裝置子系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一個(gè)模塊庫(kù)，再?gòu)臋C(jī)械結(jié)構(gòu)的角度分析模塊庫(kù)中包含的基層模

3、塊，這些基層模塊即為組成整個(gè)動(dòng)力裝置系統(tǒng)的最基本的模塊。確定模塊之間的聯(lián)系和參數(shù)傳遞關(guān)系，建立所有基層模塊的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型。采用積件式模塊化技術(shù)建立的推進(jìn)系統(tǒng)模型中，一個(gè)模塊即代表一個(gè)結(jié)構(gòu)部件，實(shí)現(xiàn)一定的功能，類似于一個(gè)“黑匣子”，使用過程中無需關(guān)心模型的內(nèi)部構(gòu)成，只需關(guān)注其輸入和輸出參數(shù)。不同的模塊組合即為不同的推進(jìn)系統(tǒng)模型。根據(jù)積件式模塊化技術(shù)對(duì)仿真軟件的要求，結(jié)合matlab/Simulink的子系統(tǒng)封裝技術(shù)和模塊庫(kù)功能，以此為平

4、臺(tái)建立各個(gè)基層模塊的仿真模型。為每個(gè)子系統(tǒng)建立相應(yīng)的模塊庫(kù)，將功能相同而結(jié)構(gòu)不同的基層模塊納入對(duì)應(yīng)的模塊庫(kù)中。為了使建立的模型能適用于不同的推進(jìn)系統(tǒng)，本文使所有實(shí)驗(yàn)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)都變量化。即在每個(gè)基層模塊的建模過程中，給這些需要輸入的參數(shù)賦予一個(gè)變量，封裝子系統(tǒng)時(shí)對(duì)這些變量進(jìn)行說明，通過子系統(tǒng)封裝，模塊即可接收用戶的賦值。通過選用不同的模塊組合，以實(shí)現(xiàn)不同動(dòng)力裝置系統(tǒng)的仿真。 為了驗(yàn)證所建模型的正確性和仿真軟件的實(shí)用性，本文以某型

5、護(hù)衛(wèi)艦的動(dòng)力裝置為例，建立了整個(gè)動(dòng)力裝置系統(tǒng)的仿真模型，并對(duì)其穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)工況進(jìn)行仿真計(jì)算，由穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)工況特性的比較分析可知，仿真精度和仿真速度滿足了仿真的要求，證明了該積件式模塊化技術(shù)能適用于動(dòng)力裝置系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。并且能將復(fù)雜的建模過程簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的“積木搭建”過程。目前大多數(shù)船舶推進(jìn)系統(tǒng)仿真軟件，其建立的程序模塊已經(jīng)固定，只能針對(duì)某一特定船型的特定動(dòng)力裝置系統(tǒng)進(jìn)行仿真，沒有考慮多種不同動(dòng)力裝置形式，因此所建立的系統(tǒng)仿真模型無法適用于其

6、他型號(hào)主機(jī)或者部件組合成的推進(jìn)系統(tǒng)。本文在已有的模塊化仿真技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合Simulink 在仿真研究中的特點(diǎn)，提出“積件式”模塊化建模技術(shù)，以解決一個(gè)仿真軟件只能適用于一個(gè)動(dòng)力裝置系統(tǒng)的問題。本文將整個(gè)動(dòng)力裝置系統(tǒng)根據(jù)功能分解為主機(jī)子系統(tǒng)、軸系子系統(tǒng)、離合器子系統(tǒng)、齒輪箱子系統(tǒng)、推進(jìn)器子系統(tǒng)、船體子系統(tǒng)、氣缸子系統(tǒng)、進(jìn)氣管子系統(tǒng)、排氣管子系統(tǒng)、中冷器子系統(tǒng)、壓氣機(jī)子系統(tǒng)、渦輪子系統(tǒng)、增壓器轉(zhuǎn)子子系統(tǒng)、調(diào)速器子系統(tǒng)、供油裝置子系統(tǒng)。為每