DMS-2010型调距桨主机遥控系统的设计与实现

论文摘要

随着造船技术的发展以及遥控技术的日益完善,可调螺距螺旋桨（调距桨）推进装置的应用越来越广泛。而在现阶段的轮机专业教学中,对调距桨推进装置及其控制系统不能予以足够的重视,造成轮机学员缺乏相关培训,上船后不能正确地操作和维护调距桨推进装置及其控制系统,进而增加船舶故障率,影响船舶安全。因此,对轮机员进行相关的培训非常必要。目前,只有Kongsberg等国外公司开发出了具备调距桨的轮机模拟器产品,由于其昂贵的价格,相关产品的普及率很低。因此,自主开发用于轮机员学习和培训的调距桨主机遥控系统紧迫而必要。DMS-2010型调距桨主机遥控系统是大连海事大学DMS-2010型全任务轮机模拟器的重要组成部分,以“育鲲”轮主推进装置为控制对象进行设计。系统采用模块化设计思想进行设计,每个功能模块相互独立,通过数据接口实现交互,模块接口数量可以根据实际功能需要进行扩展,功能模块包括主机启动、停止、调速、螺距调节、负荷控制和安全保护等。结合调距桨变螺距的特点,设计了四种控制模式,并针对每一种控制模式设计相应的控制曲线,以实现转速和螺距控制。通过建立以MAN B&W 6S35MC主机和VBS980 OD330调距桨为控制对象的数学模型,计算得出模拟器仿真所需的参数数据,运用MATLAB/SIMULINK仿真软件构建相应的仿真模型对模型进行动态仿真、验证和校正,使其满足模拟器的精度要求。采用半实物仿真的思想和方法将此主机遥控系统用于实际模拟器项目中,设计了系统的组件与布局和通讯机制。采用C#语言在NET Framework开发平台上设计开发了此主机遥控系统的上层软件,实现了DMS-2010型调距桨主机遥控系统的逻辑控制、模型计算、故障设置和与其它机舱系统的数据交互等功能。DMS-2010型调距桨主机遥控系统满足STCW78/95公约和国家海事局对轮机模拟器的评估要求,可用于轮机学员进行相关学习和培训,有利于提高我国船员的综合素质和国际竞争力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 轮机模拟器的发展动态
• 1.2.1 轮机模拟器的国外发展现状
• 1.2.2 轮机模拟器的国内发展现状
• 1.2.3 轮机模拟器发展趋势
• 1.3 课题的研究内容
• 第2章 船舶主机遥控系统概述
• 2.1 主机遥控系统的组成
• 2.1.1 定距桨主机遥控系统
• 2.1.2 调距桨主机遥控系统
• 2.2 主机遥控系统的类型
• 2.3 主机遥控系统的主要功能
• 第3章 DMS-2010型调距桨主机遥控系统的设计
• 3.1 控制模式
• 3.1.1 分离模式
• 3.1.2 定速模式1
• 3.1.3 定速模式2
• 3.1.4 组合模式
• 3.2 起动和停车逻辑控制
• 3.2.1 起动流程设计
• 3.2.2 起动准备逻辑设计
• 3.2.3 慢转鉴别逻辑设计
• 3.2.4 重复起动设计
• 3.2.5 停车逻辑设计
• 3.3 负荷控制
• 3.3.1 转矩限制
• 3.3.2 增压空气压力限制
• 3.3.3 故障降负荷
• 3.3.4 最大负荷限制
• 3.4 安保系统
• 3.4.1 故障停机
• 3.4.2 故障降负荷
• 3.5 应急螺距控制
• 第4章 控制对象数学建模
• 4.1 MAN B&W 6S35MC柴油机数学模型
• 4.1.1 建模思想
• 4.1.2 气缸模型
• 4.1.3 空冷器模型
• 4.1.4 扫气箱模型
• 4.1.5 排气管模型
• 4.1.6 涡轮增压器模型
• 4.2 调速器数学模型
• 4.3 调距桨数学模型
• 4.3.1 调距桨推力
• 4.3.2 调距桨负荷扭矩
• 4.3.3 船机桨模型
• 4.4 模型仿真及输出分析
• 4.4.1 模型仿真计算
• 4.4.2 仿真结果及分析
• 第5章 DMS-2010型调距桨主机遥控系统的实现
• 5.1 课题在模拟器中的实现思想
• 5.1.1 课题的实现方式
• 5.1.2 开发环境及编程语言的选择
• 5.1.3 面向对象的编程思想
• 5.2 组件布局
• 5.3 通讯机制
• 5.4 软件的设计与实现
• 5.4.1 软件功能概述
• 5.4.2 软件体系结构
• 5.4.3 软件界面及其说明
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间公开发表论文、获奖及参加科研项目情况
• 致谢
• 研究生履历