高速船可調(diào)槳推進(jìn)系統(tǒng)建模及仿真研究.pdf

1、當(dāng)今高速船的種類繁多，新的船型不斷出現(xiàn)，對(duì)于各種形式的高速船來說，為達(dá)到其高速高效運(yùn)行的目的，它們都具有如下一些特點(diǎn)：其一是對(duì)重量非常敏感；其二是結(jié)構(gòu)承受的穩(wěn)態(tài)力和非穩(wěn)態(tài)力較常規(guī)船大一些。顯然，高速船的這些特性，使得它對(duì)航行狀態(tài)的變化非常敏感。船舶的實(shí)際航行狀態(tài)與設(shè)計(jì)工況不相符合時(shí)，船-機(jī)-槳之間的配合遠(yuǎn)離最佳匹配，必然出現(xiàn)“槳輕”或“槳重”的現(xiàn)象。由此可見，螺旋槳和主機(jī)的合理匹配既要充分利用主機(jī)的功率，又要在運(yùn)轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)使主機(jī)功率不

2、超過允許的范圍，實(shí)現(xiàn)船、機(jī)、槳的最佳匹配，獲得高效的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、可靠性能和較長的使用壽命。對(duì)于上述問題，采用定距槳是無能為力的，而只有可調(diào)槳才能從根本上解決高速船在變工況后的機(jī)、槳不匹配問題。 本文主要探討了高速船可調(diào)槳推進(jìn)系統(tǒng)的建模、控制算法和優(yōu)化方法。首先，根據(jù)高速船的特點(diǎn)，建立了船槳子系統(tǒng)、柴油機(jī)子系統(tǒng)和負(fù)荷控制子系統(tǒng)、螺距控制子系統(tǒng)、優(yōu)化控制目標(biāo)函數(shù)等的數(shù)學(xué)模型。并且，基于MATLAB/SIMULINK模塊，搭建

3、出整個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)的圖形仿真模型和高速船可調(diào)槳推進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制目標(biāo)模型。然后，在MATLAB/SIMULINK平臺(tái)上編制基于模糊算法的高速船可調(diào)槳推進(jìn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制算法和螺距控制算法，以及在MATLAB6.5平臺(tái)上編制了基于遺傳算法的高速船可調(diào)槳推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化控制目標(biāo)的優(yōu)化程序。最后，使用模糊PID控制和傳統(tǒng)的PID控制對(duì)某型艦進(jìn)行仿真研究，并將仿真結(jié)果進(jìn)行了分析比較。 仿真結(jié)果表明，模糊PID控制比傳統(tǒng)PID控制的控制效果要好。模