【摘要】：在海洋工程裝備及高技術(shù)船舶入圍《中國(guó)制造2025》十大重點(diǎn)領(lǐng)域的背景下,為實(shí)現(xiàn)綠色,節(jié)能的目標(biāo),現(xiàn)代化船舶制造必定向環(huán)保轉(zhuǎn)型,因此船舶電站管理系統(tǒng)的控制策略及監(jiān)控管理尤為重要。本研究在對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有船舶電站管理系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)及文獻(xiàn)進(jìn)行分析與研究的基礎(chǔ)之上,綜合了現(xiàn)階段船舶配電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的實(shí)際情況,進(jìn)行了理論分析與應(yīng)用研究,設(shè)計(jì)了一套現(xiàn)代船舶電站管理系統(tǒng)。本文針對(duì)傳統(tǒng)集中式和分布式的船舶電站管理系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究與分析,同時(shí)綜合分布式控制系統(tǒng)(DCS)和PLC控制系統(tǒng)的各自優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)絡(luò)的分布式船舶電站管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過以太網(wǎng)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,形成一個(gè)小型的局域控制網(wǎng)絡(luò)。改進(jìn)的現(xiàn)代船舶電站管理系統(tǒng)是一個(gè)公共的多功能集成網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)(現(xiàn)代船舶電站管理系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)),可以通過各控制及檢測(cè)模塊獲得船舶運(yùn)行狀態(tài)的各項(xiàng)數(shù)據(jù),同時(shí)以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制處理和呈現(xiàn)。由于現(xiàn)代船舶系統(tǒng)的控制需求,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳輸量都是海量的,容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞的問題,嚴(yán)重影響系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性,甚至可能導(dǎo)致包括船舶電站在內(nèi)的全船信息網(wǎng)絡(luò)崩潰等問題的發(fā)生。為此,本文對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的主動(dòng)隊(duì)列管理(Active Queue Management,AMQ)控制策略進(jìn)行了著重研究與分析,并提出了一種改進(jìn)的隨機(jī)早期檢測(cè)(Random Early Detection,RED)算法。在NS2軟件仿真平臺(tái)上,對(duì)改進(jìn)算法進(jìn)行了仿真研究,驗(yàn)證了本文所提算法的有效性和可靠性。基于現(xiàn)代船舶電站信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,本文提出了一種新型的具有以太網(wǎng)通訊結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代船舶機(jī)艙節(jié)能管理方案。首先,本方案將機(jī)艙變頻控制系統(tǒng)和電能質(zhì)量管理系統(tǒng)并入配電板總網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行橫向共享,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)縱向過程控制。其次,針對(duì)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的傳統(tǒng)獨(dú)立式的船舶電站控制方案的不足,本文設(shè)計(jì)的改進(jìn)方案有效結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)中信息數(shù)據(jù)共享功能以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)各種優(yōu)點(diǎn),對(duì)機(jī)艙變頻器和有源濾波器實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化控制。最后,為了驗(yàn)證改進(jìn)的節(jié)能管理方案,本文對(duì)現(xiàn)代船舶機(jī)艙節(jié)能管理的系統(tǒng)方案、系統(tǒng)功能以及上位機(jī)控制管理模塊進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì),并完成了硬件的選取和軟件編寫。為了進(jìn)一步驗(yàn)證改進(jìn)方案的可行性,在南方某工程船上實(shí)現(xiàn)了安裝、調(diào)試與試航�，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明了該方案運(yùn)行穩(wěn)定,節(jié)能效果良好。從長(zhǎng)遠(yuǎn)意義看,該系統(tǒng)的研發(fā)與設(shè)計(jì)是對(duì)智能船舶、綠色節(jié)能船舶設(shè)計(jì)制造的一次有力探索。對(duì)于促進(jìn)國(guó)內(nèi)高校和科研單位對(duì)船舶電站管理系統(tǒng)的分析研究及提高船舶電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)方面有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【圖文】：

丟包率非線性增大。當(dāng)平均隊(duì)列長(zhǎng)度Qavg 達(dá)到上限閾值上限閾值Hth時(shí)，將中間節(jié)點(diǎn)緩存區(qū)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分組全部丟棄。該控制策略既對(duì)平均隊(duì)列g(shù) 在最大閾值 max_ th 附近時(shí)對(duì)丟包率進(jìn)行了平滑處理，解決了全局同步現(xiàn)象同時(shí)有效的規(guī)避了參數(shù)敏感度問題，對(duì) RED 算法進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)�，F(xiàn)代船舶電站管理系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試實(shí)驗(yàn)本節(jié)介紹了網(wǎng)絡(luò)仿真工具 NS2 的工作原理，并根據(jù)船舶電站管理系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)S2 中建立模型，對(duì) RED 算法、RED-IS 以及其它改進(jìn)算法，在 NS2 軟件平臺(tái)仿真對(duì)比，驗(yàn)證 RED-IS 算法的有效性。 信息網(wǎng)絡(luò)仿真工具介紹目前，網(wǎng)絡(luò)仿真在科研領(lǐng)域中應(yīng)用比較普遍的工具是 NS2 和 OPNET。在 O產(chǎn)品中，modeler 幾乎包含其他產(chǎn)品的功能[72]，其采用面向?qū)ο蟮哪M方式，點(diǎn)開始都采用相同的節(jié)點(diǎn)模型，在針對(duì)不同的對(duì)象，設(shè)置特定的參數(shù)。其仿真如圖 3.11 所示。

2SnS2DnD0R1.R.....20ms圖 3.13 網(wǎng)絡(luò)仿真拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig. 3.13 Network simulation topology息網(wǎng)絡(luò)擁塞控制實(shí)驗(yàn)分析網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)主要由路由器和交換機(jī)等組成，且路由器和交換機(jī)廠家源。在 NS2 軟件仿真平臺(tái)上，對(duì)改進(jìn)算法進(jìn)行了仿真研究，驗(yàn)證了本文和可靠性。針對(duì)本文提出的 RED 改進(jìn)算法 RED-IS，，主要通過以下仿有效性及可取性。如圖 3.17 所示，主要數(shù)設(shè)置 max_ th = 450 50packets，平均隊(duì)列 Qavg = 250packets， 0.02qw = ， max p = 0.1，，進(jìn)行腳本編輯。如圖 3.14 所示。
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U665.1;TP315

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本文編號(hào)：2698410