本文關鍵詞：CAT3516C型柴油發(fā)電機仿真研究與實現(xiàn)

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【摘要】：船舶電力系統(tǒng)是現(xiàn)代船舶不可缺少的核心系統(tǒng)之一,作為船舶電力系統(tǒng)電源的柴油發(fā)電機,其工作性能對電力系統(tǒng)有著重要的影響。為了對柴油發(fā)電機系統(tǒng)進行分析與研究,對CAT3516C型柴油發(fā)電機進行了仿真研究,并設計開發(fā)了CAT3516C型柴油發(fā)電機系統(tǒng)仿真模擬軟件。本文的研究內容包括柴油機機理數(shù)學建模、調速系統(tǒng)模糊PID控制策略研究、柴油發(fā)電機仿真系統(tǒng)的二維仿真軟件與三維虛擬場景仿真的設計開發(fā)等。本課題中柴油機模型采用了平均值法建模,按照模塊化建模思想,分別對柴油機本體、進排氣系統(tǒng)、渦輪增壓系統(tǒng)、空冷器等模塊建立模型,并對模型的精確性和實時性進行了仿真驗證。通過對調速系統(tǒng)的分析,運用Fuzzy Logic Toolbox設計以柴油發(fā)電機轉速為控制對象的模糊PID控制器,將其應用于建立的柴油發(fā)電機模型中,并完成控制效果分析；以仿真研究為基礎,進行了CAT3516C型柴油發(fā)電機仿真系統(tǒng)的二維仿真軟件與三維虛擬場景的設計開發(fā)。二維仿真平臺按照模型、數(shù)據(jù)、顯示界面、模型管理器的結構進行設計,以實現(xiàn)分層管理和模塊化,方便對仿真程序的維護,架構采用的是微軟Winform桌面應用程序架構,以實現(xiàn)仿真程序豐富的表現(xiàn)能力。三維虛擬場景中的三維模型是采用Autodesk公司的3ds Max軟件進行前期制作,然后導入Unity3D實現(xiàn)虛擬漫游與交互功能,并基于UDP通訊協(xié)議實現(xiàn)了二維仿真軟件和三維虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)通訊,通過共享數(shù)據(jù),實現(xiàn)二者中系統(tǒng)設備的同步操作。本課題設計開發(fā)的CAT3516C型柴油發(fā)電機系統(tǒng)仿真軟件具有較高的精確性,與實船數(shù)據(jù)基本一致,可以用于輪機的教學培訓。
【關鍵詞】：柴油發(fā)電機 系統(tǒng)仿真 模糊PID 仿真器 虛擬現(xiàn)實
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U665.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.2 課題研究的現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 柴油機的數(shù)學建模11-12
• 1.2.2 柴油機的轉速控制12-13
• 1.3 課題的主要工作13-15
• 第2章 柴油機數(shù)學模型的建立15-26
• 2.1 柴油機技術參數(shù)16
• 2.2 柴油機本體模型16-19
• 2.3 進氣系統(tǒng)模型19
• 2.4 排氣系統(tǒng)模型19-20
• 2.5 空冷器模型20
• 2.6 渦輪增壓器模型20-24
• 2.6.1 渦輪機21-23
• 2.6.2 壓氣機23-24
• 2.6.3 轉子方程24
• 2.7 燃油系統(tǒng)24-25
• 2.8 本章小結25-26
• 第3章 數(shù)學模型仿真與驗證26-34
• 3.1 仿真工具介紹26
• 3.2 仿真模型的建立26-29
• 3.3 仿真結果分析29-33
• 3.3.1 穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)29-30
• 3.3.2 動態(tài)特性30-33
• 3.4 本章小結33-34
• 第4章 模糊PID控制設計與仿真34-47
• 4.1 調速系統(tǒng)概述34
• 4.2 常規(guī)PID控制34-36
• 4.3 模糊PID控制36-44
• 4.3.1 模糊控制原理36-39
• 4.3.2 模糊PID控制器39-40
• 4.3.3 模糊PID控制器設計40-44
• 4.4 仿真驗證44-46
• 4.4.1 仿真模型44-45
• 4.4.2 仿真試驗分析45-46
• 4.5 本章小結46-47
• 第5章 CAT3516C型柴油發(fā)電機仿真系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)47-65
• 5.1 仿真系統(tǒng)主要功能47-48
• 5.2 二維仿真軟件設計48-53
• 5.2.1 仿真軟件結構48-49
• 5.2.2 自定義控件的開發(fā)49-51
• 5.2.3 可視化界面設計51-53
• 5.3 三維虛擬現(xiàn)實的設計與實現(xiàn)53-62
• 5.3.1 三維模型的創(chuàng)建53-56
• 5.3.2 三維模型的渲染優(yōu)化56
• 5.3.3 三維虛擬場景的開發(fā)56-62
• 5.4 虛擬現(xiàn)實場景與二維軟件的數(shù)據(jù)通信62-64
• 5.4.1 通訊協(xié)議概述62
• 5.4.2 UDP通訊實現(xiàn)過程62-64
• 5.5 本章小結64-65
• 第6章 總論與展望65-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71-72
• 研究生履歷72

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