本文關鍵詞：小型電力推進船舶推進控制策略優(yōu)化研究

  更多相關文章： 電力推進 控制系統(tǒng) 船機槳匹配 功率控制 轉速控制 仿真

【摘要】：近些年來，隨著電力電子技術的發(fā)展，交流電機的變頻調速技術的日趨成熟，使得船舶電力推進系統(tǒng)在機動性、可靠性、運行效率和推進功率等方面都有了突破性的進展，使船舶電力推進技術的應用領域不斷擴大。但是船舶的動態(tài)特性具有強耦合、非線性、大時滯和大慣性等特點，并且風、浪和流等外部隨機干擾也隨著不同海況發(fā)生很大變化，如何實現(xiàn)電力推進系統(tǒng)安全可靠高效運行是船舶電力推進系統(tǒng)一個研究熱點。我國對電力推進系統(tǒng)的研究起步較晚，與國外現(xiàn)代綜合電力推進技術有較大的差距。因此，開展船舶電力推進控制系統(tǒng)及其控制策略的研究，將對船舶電力推進的發(fā)展起到一定的促進作用。本文主要針對小型電力推進船舶，，重點研究并優(yōu)化其電力推進控制策略以及該控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。具體來講，本課題主要進行了以下幾項工作： 1．分析了電力推進系統(tǒng)推進模塊及負載模塊，包括推進電機工作特性、控制模塊以及船槳特性；研究了船機槳工況配合并建立了船-槳數學模型； 2．分析總結小型電力推進船舶的推進特性及其控制要求，基于實驗室現(xiàn)有船舶綜合電力推進控制系統(tǒng)提出了適用于小型電力推進船舶較為全面的優(yōu)化控制策略；建立了小型電力推進船舶推進控制系統(tǒng)模型； 3．建立了小型電力推進船舶船機槳Matlab/Simulink仿真模型，基于某實船參數對系統(tǒng)在多種操作下的性能進行了仿真研究，仿真結果表明所建立模型對系統(tǒng)操縱性及穩(wěn)定性都有優(yōu)化效果； 4．基于本文所提出優(yōu)化控制策略，應用PLC、變頻器和總線控制技術通過對硬件設計設置及軟件編程對實驗室現(xiàn)有船舶綜合電力推進科研平臺進行部分功能升級。 最后通過實驗平臺對仿真結果進行了實驗驗證，證明了仿真結果的有效性，表明本文所提出的優(yōu)化控制策略可以提高小型電力推進船舶的操縱性及安全穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：電力推進 控制系統(tǒng) 船機槳匹配 功率控制 轉速控制 仿真
【學位授予單位】：集美大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U665.13
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 課題研究背景、來源及意義10
• 1.2 小型船舶電力推進系統(tǒng)簡介10-13
• 1.2.1 電力推進系統(tǒng)的組成10-11
• 1.2.2 船舶電力推進的特點11
• 1.2.3 電力推進的關鍵技術及其應用發(fā)展11-13
• 1.3 船舶電力推進國內外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 國外船舶電力推進研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國內船舶電力推進研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文主要研究內容15-16
• 第2章 小型電力推進船舶推進系統(tǒng)16-34
• 2.1 推進電動機及其控制技術16-25
• 2.1.1 異步電動機的矢量控制理論16-19
• 2.1.2 三相異步電動機的動態(tài)模型簡化19-21
• 2.1.3 電壓空間矢量 PWM 技術21-25
• 2.2 電力推進系統(tǒng)的負載特性分析25-30
• 2.2.1 螺旋槳的推力和阻轉矩25
• 2.2.2 螺旋槳工作特性25-27
• 2.2.3 船舶運動阻力特性27
• 2.2.4 螺旋槳與船體的相互作用27-28
• 2.2.5 船用螺旋槳特性28-29
• 2.2.6 船槳數學模型29-30
• 2.3 電力推進系統(tǒng)與螺旋槳特性配合30-33
• 2.3.1 推進電動機特性要求30-31
• 2.3.2 電機-槳-船工況特性配合31-33
• 2.4 本章小結33-34
• 第3章 電力推進系統(tǒng)推進控制策略研究34-44
• 3.1 電力推進系統(tǒng)的特性及其控制要求34-37
• 3.1.1 電力推進系統(tǒng)的特性34
• 3.1.2 推進電機轉速控制34-35
• 3.1.3 電力推進系統(tǒng)推進控制要求35-37
• 3.2 電力推進系統(tǒng)推進控制策略分析37-42
• 3.2.1 邏輯程序控制37-38
• 3.2.2 轉速模式與功率模式控制38-40
• 3.2.3 制動與換向控制40-42
• 3.3 電力推進變頻調速控制系統(tǒng)設計方案分析42-43
• 3.4 本章小結43-44
• 第4章 小型電力推進船舶推進系統(tǒng)仿真研究44-60
• 4.1 小型電力推進船舶推進系統(tǒng)建模與仿真44-52
• 4.1.1 電力推進控制系統(tǒng)仿真模型的建立44-50
• 4.1.2 小型電力推進船舶推進控制系統(tǒng)仿真與結果分析50-52
• 4.2 船槳系統(tǒng)建模與仿真52-56
• 4.2.1 船槳系統(tǒng)仿真模型的建立52-55
• 4.2.2 船槳運動模型仿真與結果分析55-56
• 4.3 電力推進船舶船-機-槳系統(tǒng)建模與仿真56-59
• 4.3.1 船-機-槳系統(tǒng)仿真模型的建立56-57
• 4.3.2 船機槳模型仿真與結果分析57-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第5章 小型船舶綜合電力推進科研平臺60-71
• 5.1 船舶綜合電力推進科研平臺介紹60-66
• 5.1.1 推進電機變頻調速系統(tǒng)60-66
• 5.1.2 螺旋槳負載模擬系統(tǒng)66
• 5.2 科研平臺功能優(yōu)化66-68
• 5.2.1 硬件功能模塊設計與設置66-67
• 5.2.2 優(yōu)化控制模塊軟件開發(fā)67-68
• 5.3 平臺實驗數據分析68-70
• 5.3.1 正常航行68-69
• 5.3.2 機動航行69
• 5.3.3 應急操縱69-70
• 5.4 本章小結70-71
• 第6章 結論與展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-76
• 附錄76-81
• 在學期間發(fā)表的學術論文81

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：1079772