本文關(guān)鍵詞：船舶柴油機冷卻水系統(tǒng)溫度控制器的設(shè)計

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【摘要】：本文以大連海事大學(xué)實習(xí)船——“育鯤”輪的主柴油機冷卻水系統(tǒng)為控制對象,進行船舶柴油機冷卻水溫度控制器的設(shè)計。首先,本文基于熱力學(xué)及傳熱學(xué)的相關(guān)理論,通過對柴油機缸套換熱和柴油機缸套水冷卻器換熱的熱力分析,建立了船舶柴油機冷卻水系統(tǒng)的熱力數(shù)學(xué)模型。其次,在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下對船舶柴油機冷卻水系統(tǒng)的熱力數(shù)學(xué)模型進行仿真實驗及相關(guān)測試,與實船數(shù)據(jù)對比驗證關(guān)鍵數(shù)據(jù)及系統(tǒng)特征,證明該船舶柴油機冷卻水系統(tǒng)的熱力數(shù)學(xué)模型的可靠性。本文在完成該船舶柴油機冷卻水系統(tǒng)的熱力數(shù)學(xué)模型驗證之后,針對船舶柴油機冷卻水系統(tǒng)非線性、大慣性及長時滯的特點提出相應(yīng)的船舶柴油機冷卻水溫度控制解決方案。該船舶柴油機冷卻水溫度控制解決方案利用了離線/在線遺傳算法進行船舶柴油機冷卻水溫度自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計,并在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下對基于離線/在線遺傳算法進行船舶柴油機冷卻水溫度自適應(yīng)PID控制器進行控制仿真實驗,得到了理想的控制效果。最后,在Xcode編程環(huán)境進行船舶柴油機冷卻水溫度控制系統(tǒng)的可視化編程。在船舶柴油機冷卻水溫度控制系統(tǒng)的可視化編程過程中使用了面向?qū)ο蟮腛bjective-c語言來為各個模塊創(chuàng)建相應(yīng)的子類。并且在船舶柴油機冷卻水溫度控制系統(tǒng)的可視化編程過程中對各子類進行封裝,利用委托代理、協(xié)議等通訊方式實現(xiàn)船舶柴油機冷卻水溫度控制系統(tǒng)的各個模塊之間的數(shù)據(jù)交換。
【關(guān)鍵詞】：冷卻水 仿真 遺傳算法 自適應(yīng)PID 可視化
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.121
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-12
• 1.1 課題研究的背景和意義9
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.1 柴油機冷卻水溫度控制研究現(xiàn)狀9
• 1.2.2 先進PID控制器研究的新進展9-10
• 1.3 本文的研究目標(biāo)和內(nèi)容10-11
• 1.4 本文的章節(jié)安排11-12
• 第2章 船舶柴油機冷卻水系統(tǒng)的熱力數(shù)學(xué)模型12-22
• 2.1 柴油機缸套換熱模型13-14
• 2.2 冷卻器出口三通閥混流模型14-15
• 2.3 冷卻水系統(tǒng)中冷卻器的熱計算15-21
• 2.3.1 熱交換器熱計算的基本方程式15-16
• 2.3.2 船舶柴油機缸套水冷卻器熱計算方法的選擇16-17
• 2.3.3 傳熱有效度-傳熱單元數(shù)法(ε-NTU法)17-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 基于Simulink的船舶柴油機冷卻水系統(tǒng)仿真22-34
• 3.1 Simulink中仿真模型的建立22-24
• 3.2 仿真結(jié)果分析24-28
• 3.2.1 額定主柴油機功率下的仿真結(jié)果24-25
• 3.2.2 主柴油機功率突變的仿真結(jié)果25-27
• 3.2.3 三通閥開度突變的仿真結(jié)果27-28
• 3.3 由階躍響應(yīng)確定傳遞函數(shù)28-32
• 3.3.1 仿真模型中階躍響應(yīng)曲線的獲取28-29
• 3.3.2 由階躍曲線辨識傳遞函數(shù)的計算方法29-32
• 3.3.3 冷卻水系統(tǒng)傳遞函數(shù)特性參數(shù)的計算32
• 3.4 系統(tǒng)時滯環(huán)節(jié)估計32
• 3.5 本章小結(jié)32-34
• 第4章 基于Ziegler-Nichols響應(yīng)曲線法的常規(guī)PID控制器的設(shè)計34-39
• 4.1 Ziegler-Nichols響應(yīng)曲線法介紹34
• 4.2 基于Ziegler-Nichols的常規(guī)數(shù)字PID控制設(shè)計34-38
• 4.2.1 被控對象為經(jīng)驗數(shù)學(xué)模型時35-37
• 4.2.2 被控對象為機理仿真模型時37-38
• 4.3 本章小結(jié)38-39
• 第5章 基于遺傳算法的PID控制器的設(shè)計39-63
• 5.1 遺傳算法簡介39-41
• 5.1.1 遺傳算法的求解流程39-40
• 5.1.2 遺傳算法的一般結(jié)構(gòu)40-41
• 5.2 基于遺傳算法的PID控制器設(shè)計簡介41-43
• 5.2.1 基于遺傳算法的PID控制器的優(yōu)點41
• 5.2.2 基于遺傳算法的PID控制器的設(shè)計原理41-43
• 5.3 基于離線遺傳算法進行PID控制器的設(shè)計43-55
• 5.3.1 二進制編碼遺傳算法的初始設(shè)計43-45
• 5.3.2 基于離線遺傳算法的PID控制器的設(shè)計45-54
• 5.3.3 基于離線遺傳算法的PID控制器設(shè)計的總結(jié)54-55
• 5.4 基于自適應(yīng)在線遺傳算法整定的PID控制器的設(shè)計55-62
• 5.4.1 基于自適應(yīng)在線遺傳算法的PID控制器的原理55-57
• 5.4.2 自適應(yīng)在線遺傳算法的初始設(shè)計57-58
• 5.4.3 基于自適應(yīng)在線遺傳算法的PID控制器應(yīng)用于經(jīng)驗?zāi)Ｐ?/span>58-60
• 5.4.4 基于自適應(yīng)在線遺傳算法的PID控制器應(yīng)用于機理模型60-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 第6章 可視化程序的實現(xiàn)63-69
• 6.1 船舶柴油機冷卻水系統(tǒng)模塊的可視化實現(xiàn)63-64
• 6.2 基于離線遺傳算法的PID控制器設(shè)計模塊的可視化實現(xiàn)64-65
• 6.3 基于自適應(yīng)遺傳算法的PID控制器模塊的可視化實現(xiàn)65-66
• 6.4 柴油機功率輸入模塊的可視化實現(xiàn)66
• 6.5 程序操作模塊的可視化實現(xiàn)66-67
• 6.6 集成后的可視化程序67-68
• 6.7 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-75
• 研究生履歷75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 謝勤嵐,陳紅;基于遺傳算法的PID控制器優(yōu)化設(shè)計[J];光學(xué)與光電技術(shù);2003年03期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 董昌春;主機冷卻水溫度控制系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制研究[D];上海海事大學(xué);2005年

2 李康康;主機冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及其溫度智能控制的研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

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本文編號：865487