郑士君, 徐波[1]2003年在《船舶主机遥控装置仿真及故障诊断智能系统研究与开发》文中研究说明本文以中远集运公司主要集装箱船舶的MAM B&W主机遥控系统气动装置为研究对象,进行计算机原理仿真及故障诊断。文章详细分析了船舶主机遥控气动装置结构组成,以及各功能模块的工作原理,描述系统中的元器件(主要是阀件)逻辑动作流程,并在此基础上对MAN B&W气动装置进行功能分解,对备车、停车、换向和起动控制逻辑
韩成敏[2]2003年在《船舶主机遥控装置仿真及故障诊断智能系统研究与开发》文中提出本文结合中国远洋运输(集团)总公司科研项目《船舶主机遥控装置故障诊断及计算机辅助分析系统》，以中远集装箱运输有限公司主要集装箱船舶的MAM B&W主机遥控系统气动装置为研究对象，进行计算机原理仿真及故障诊断。 论文第二章主要是根据具体机型的MAN B&W气动装置，详细分析气动装置结构组成，以及各功能块的工作原理，充分描述系统中的元器件(主要是阀件)逻辑动作流程。为以后各章的论述提供实际参考对象。 论文第叁章是在第二章的基础上对MAN B&W气动装置进行功能分解，对备车、停车、换向和起动控制逻辑规律建立相应的数学模型。最后从系统化角度，将分段功能的逻辑表达式规范成便于计算处理的矩阵表达形式。 论文第四章主要以可靠性理论的故障树分析(FTA)和故障效应分析(FEA)对MAN B&W气动装置建立相应的FTA模型和FEA模型，并通过关联矩阵将二者联系起来。 论文第五章提出将设备可靠性维修思想应用于MAN B&W气动装置的维修保养。通过概率方法，建立气动装置的状态评估模型，为气动装置的可靠性维修保养提供定量化依据。同时，可运用这种方法，对FTA的故障诊断进行优化分析。 论文第六章主要阐述了本课题计算机应用程序的研制开发框架结构。应用程序设计与开发着重体现理论与实际需求的有机结合。主程序为多文档多窗口界面，所建立的主窗口为：主机遥控气动装置基本数据库窗口；原理图分析和说明窗口；气动装置原理动态仿真窗口；气动装置FTA窗口和FEA窗口。由于WINDOWS支持多线程操作，因此这些窗口可以同 上海沏运学院颀【：论义时工作而互不影响。 本论文所论述的船舶主机遥控系统气动装置原理仿真与故障信息流分析，并由此而设计开发的计算机应用软件，己安装在中远集运30 多艘集装箱船舶上。因其界面友好，图形逼真，仿真效果直观明了，资料丰富，操作方便，实用性强，而深受轮机管理人员欢迎。特别是主机遥控气动装置的故障分析（FTA 与FEA）能够帮助轮机管理人员及公司机务人员对其所发生的故障现象进行分析和评估，搜索出导致系统失效的故障源，指出故障源所在的物理位置，提供修复方法。
邓琳琳[3]2003年在《“半实物在环”船舶主机遥控及图示仿真系统》文中研究指明本文课题是上海市科技发展基金项目“多模式机舱综合仿真系统”下的一个重要子项目，它以中远集运公司大型集装箱船舶上新颖的主机遥控系统为仿真对象，运用计算机技术、通信技术和自动控制技术，设计并构筑了主机气动操作和图示系统、实现了在线闭环实时控制仿真、开发了气动操作部件的故障仿真。 主机遥控系统在无人机舱中地位重要、技术日益完备，航海界对主机遥控各种性能的仿真探索也相应地不断进步。我院航运仿真中心在1999年成功开发了SMSC-2000网络化大型轮机模拟器，本课题在此基础上拓展的主机遥控实时仿真系统包括半实物的调节、控制和执行部件的模型，形式上既可以与SMSC-2000轮机模拟器联网，也能自成系统进行实时控制环节的仿真。其主要特性如下： (1)主机遥控实时仿真系统由DIFA41主机遥控装置、驾驶室控制台、集控室主机控制台、机旁操作控制台及其螺旋桨模拟装置、主机气控操作图示管理系统组成，是实际的自动化船舶主机控制和操作系统的真实缩影，具有“半实物在环”的特性，相关的参数处于在线测试状态，能与主网相连。 (2)螺旋桨模拟装置中设有模拟飞轮做机械惯性环节的仿真，采用可逆调速的电机带动一个螺旋桨来模拟主机的运行，给定转速与实际测得转速的偏差值对按固有调节规律运算后，输出主机供油控制信号至负荷限制环节，实现主机控制的“在线闭环仿真”。 (3)遥控系统的各种故障会造成主机设备不能正常运行，降低主机运行质量；故障不能及时识别和排除，会造成故障蔓延或系统瘫痪，针对船舶轮机员缺乏自动化原理的知识和解决自动化元部件故障的实际能力，开展主机遥控系统的故障仿真十分有必要。系统采用故障树方法分析了系统某功能失效的顶事件，建立了最小路集的叁级故障树。课题专门针对“气控阀”中故障率较高的几种阀件，研究了统一建模的方法，使故障的模拟更加接近实船，系统提供快速有效的故障模拟分析可以直接为船方服务。 (4)本系统采用工控机来完成对外部设备的动态数据采集和实时控制仿真，应用程序开发采用面向对象的编程方式，设计出十分直观友好的人机界面，通过串行口犷发送命令或接收模拟主机的转速、供油量等实时数据，并对这些数据作数据处理、显小、存盘等。 (5)对于ARM+DSP主机模型内的风浪的外扰动仿真，为使主机气动操作仿真系统实时反映主机数学模型下的外部执行部件的动作效果，本课题中探索了由DSP完成转速信号滤波处理的技术路线。 本文第一章介绍了项目背景;第二章分析了主机气动控制装置结构组成和逻辑关系;第叁章主要介绍自行研制的“主机气动操作实时仿真系统”的结构组成和功能，着重强调其“在线闭环仿真”、“半实物在环”、“实时联网”特点;第四章阐述了执行一部件故障仿真的层次结构、功能特征、实现方法;第五章介绍应用程序开发策略;第六章探索了应用DSP进行转速信号处理的方案;最后，第七章是对所做工作的总结，以及对本课题持续开发的展望。 半实物船舶主机遥控仿真系统集调速、控制和执行于一体，课题开发了较完整的功能，完成了与主机模型的联合调试，实现了与原轮机模拟器的联网。该课题的成功不仅是拓展了对学员自动化领域的培训和实践教育，更可用于不同环境下主机控制优化的研究。本课题的产品成果已在浙江交通职业技术学院和上海远洋教育中心得到了推广。
付君[4]2006年在《大型船舶主机电子调速器仿真训练系统设计与开发》文中研究表明仿真训练诞生大半个世纪以来，无论在技术水平或是在应用广度上都有了很大进步，目前已发展成为多种技术和学科的综合性系统。仿真训练系统安全、经济、可控、可重复、无风险、不受气候条件和场地空间限制；仿真训练系统既能训练常规操作，又能培训各种故障的处理应变能力；利用训练仿真系统进行训练，具有高效率和高效。正因为具有以上的独特优势，仿真训练系统在各个领域得到了广泛的应用。 调速器作为远洋船舶大型主机遥控的重要控制设备，历来受到船公司和轮机员的关注和重视。自九十年代以来，随着电子技术与计算机技术的飞速发展，全数字式电子调速装置(简称电子调速器)在自身的工作可靠性、调速控制性能、人机操作界面、与柴油机遥控系统接口等各方面都得到了大幅度提升，因而在近几年新建大型船舶的主柴油机调速控制已由数字调速器广泛取代传统的全制式液压调速器。调速器的集成度越来越高，这样的话对船舶轮机管理人员的计算机和电子技术技能水平要求越来越高，船舶的安全在远洋船舶上是第一位的，调速器一旦出现故障，如果不及时解决故障，会影响主机正常工作，影响船舶正常航行。 本文首先介绍与电子调速器密切相关的主机遥控系统M-800Ⅱ，接下来详细介绍了MG-800电子调速器系统，包括系统硬件组成、系统结构图、系统各部分工作原理，着重介绍了转速控制原理，并对其中的PID控制算法进行详细分析，接下来对于电子调速器仿真训练系统进行总体设计，包括两部分：一部分对单机版进行介绍，另外一部分详细描述了网络版所要实现的功能。接下来对电子调速器仿真训练系统硬件设计进行介绍，主要包括该系统涉及到的所有硬件的型号及功能。接下来对电子调速器仿真训练系统软件进行介绍，包括大部分重要软件界面以及所实现的功能。最后对全文进行了总结，提出建设性的意见以及希望。
李福海[5]2009年在《数字调速器仿真系统的开发》文中指出本文结合中远集团科研项目“船舶主机数字调速器仿真训练器”,重点研究了Nabtesco主机遥控系统和调速系统,针对MG-800Ⅲ复杂的数字调速系统进行了半实物仿真,具有功能齐全、实现简单、效果逼真、精度高等优点。设计实现了由计算机、S7-200PLC、变频调速电机、伺服电机和离心水泵组成的船舶数字调速器半实物仿真系统,以船舶主机为被控对象,主机转速控制为外环,油门位置调节为内环,实现主机调速器的复合PID控制算法。系统具有与调速过程相适应的微分先行、变速积分、步进式给定、变死区、抗饱和、滤波功能,以及油门位移的重复控制补偿及其控制参数能随偏差变化进行非线性调整,提高调速系统的控制精度和抑制扰动的能力。采用SQL Server 2000软件保存所有数字调速器参数列表、主机遥控系统参数列表和安全系统参数列表。运行数字调速器仿真系统的软件有数字调速器仿真数学模型、大型柴油主机数学模型、驾驶台、集控室主机遥控操作界面、数字调速器操作界面等。本课题建立的船舶主机数字调速器仿真系统,包括主机遥控系统操纵系统、主机转速控制系统、驾驶台/集控室/机旁操作界面,带有控制功能说明、参数设置功能说明及监控面板的图形文字说明,使轮机员在模拟环境下熟悉MG-800Ⅲ调速器的各项性能参数的调整,并获得操作和管理调速器的经验。本课题已应用于轮机员的高级培训,其操作界面友好、图形逼真和仿真效果直观,到达了实船的教学效果。
郭远星[6]2010年在《船舶综合控制系统的研究与设计》文中研究表明近年来,我国造船业正处于快速发展时期。但是,在船舶自动化领域,由于国产的民用船舶控制设备在技术上远落后于各造船强国,大部分船舶控制设备的生产和销售均被国际各大着名船舶控制系统供应商所垄断。目前国产船舶控制系统大部分以模拟量组合单元仪表为主,而且各控制系统之间相互独立,缺乏面向全船的综合资源与信息管理平台,因而操作繁琐,控制精度低、效果差,在线故障诊断与系统维护困难,无法满足船东的需要。目前国内还没有一家企业能够提供船舶综合自动化系统的整体解决方案,更不用说完善的全球服务体系。因此本文在对国际领先的船舶自动化技术和产品进行了调研与分析的基础上,提出了一套船舶综合控制系统设计方案,主要工作如下:1)通过对各子系统单独控制的传统船舶控制系统进行分析,提出了基于分布式控制单元的控制系统设计方案,并对二者进行分析和比较后得出结论:该设计方案不仅能够克服传统船舶控制系统的缺点,而且其灵活的结构能够在最大程度上满足各种船舶的控制需求。因此本文采用该方案对船舶综合控制系统进行了总体设计。2)由于船舶环境条件的特殊性,为了使船舶控制系统能够适应海洋环境的影响,本文讨论了船舶控制系统的环境适应性设计与可靠性设计方法。3)对船舶机舱控制系统中的两个核心子系统——主机控制系统和电站控制系统进行了详细设计,包括系统整体结构、主要功能以及控制程序的设计。4)采用基于分布式控制单元的控制系统设计方案并以中控WebFieldECS-100控制系统为平台实现了船舶综合控制仿真模拟系统。测试结果表明该方案取得了良好的控制效果,不仅提供了全船级的综合资源与信息管理平台,在保证各子系统控制功能分散的同时使操作和管理更加集中,而且通过分布全船的过程控制环网将各子系统的控制站、操作站与显控台等联系起来,各现场设备就近接入分布式远程IO单元,这样就大大减少了线缆使用量,提高了信号稳定性,使系统的配置和安装更为灵活,可扩展性更好,既方便了施工和维护,又能够有效地减少船员编制,使整个控制系统更加安全、可靠、高效。
黄爱平[7]2002年在《柴油机电子调速器系统仿真及故障诊断智能系统》文中研究表明本文结合中远集团科研项目《SPC-33电子调速器计算机辅助分析系统》，对我国近几年在新建船舶中采用的SPC-33电子调速器，运用FTA故障树分析理论及计算机仿真，实现电子调速器故障计算机分析和诊断，并对调速器操作面板和转速控制系统进行仿真。论文所解决的问题是：调速器接口、原理仿真；调速器控制面板仿真；电子调速器故障信息流分析；转速控制系统仿真。 本文将电子调速器分为转速调节单元、驱动控制单元、电动执行单元，对这些功能单元从结构、功能上进行原理仿真，建立单元的热点信息链与具体功能建立二次热点信息链。对调速器相关的单元：遥控控制台、电子VIT控制、高压油泵、转速检测单元、SPC-33外部接口等建立热点信息，并以图形界面显示。 本文对SPC-33电子调速器控制面板建立仿真操作系统，包括转速控制功能说明、参数设定功能说明、参数设置操作。以软件操作模拟形式对控制面板操作进行图形和文字说明，并进行模拟操作和参数设置。使轮机管理人员在模拟环境下熟悉调速器各项性能参数的调整，并获得操作经验。 本文运用FTA故障树分析方法和最小路集方法，对SPC-33电子调速器进行故障信息流分析，从系统化角度构筑FT，并建立镜像对称的故障逻辑矩阵模型。从顶事件开始，计算各级故障的失效率和不可靠度，按照各级故障发生的最大概率，排列出底事件序列，迅速找到某一顶事件最可能对应的底事件，实现智能故障分析与诊断。 在充分调研与分析后，导出了电子调速器的物理和数学模型，并对SPC-33电子调速器调速系统建立仿真模型。在仿真模型基础上，运用面向对象和面向组件的设计思想，对电子调速系统进行软件设计开发，系统设计语言采用统一模型语言(UML)，进行可视化系统模块构造。采用面向对象的编程模式，运用Windows操作系统下动态链接库技术，使系统结构紧凑、运算速度快。 本课题第一版应用软件已在中远集团装船使用，因其界面友好，图形逼真，仿真效果直观明了，能解决实际问题而受到用户欢迎。
张劲[8]2002年在《船舶智能信息管理系统的构造及其方法》文中研究指明在科学技术空前辉煌和科学理性充分发展的今天，信息论所引发的信息技术革命浪潮方兴未艾，它正深刻地变革着我们的生活方式与生产方式。本文试图在这样一个大背景下，就航运管理系统的信息处理问题展开探讨。 本文在强调必要性的基础上阐述了构造航运智能信息管理系统的总体思路，并就其各个子系统作了具体的讨论，总结了将众多原本相对独立的子系统逐级地组成航运智能信息管理系统的过程所依赖的叁个关键技术：计算机集成技术、信息集成技术和智能集成技术，并以机舱智能信息管理子系统为例，进一步阐述了叁个集成技术的细节，包括现场总线控制技术、数据库技术、信息综合显示技术、趋势预测与故障诊断技术，等等。 作为重点，本文辟用了较大的篇幅讨论面向应用(主要是趋势预测与故障诊断)的集成智能信息处理技术，在介绍相关领域的发展情况和总体格局之后，重点阐述了几种基于神经网络的智能算法，包括基于对角递归神经网络(DRNN)的直接多步非线性自回归滑动平均(NARMA)预测模型，以及基于广义概率和(GPS)与广义概率积(GPP)两种算子的模糊神经网络模型，给出了它们的详细算法及面向应用的运算步骤。 文章最后，介绍了在理论研究的基础上研制开发的基于集成智能的船舶机舱信息管理系统软件，并且对该软件的集成环境、结构框架和功能实现等作了详尽的剖析。本文将基于模糊技术、专家系统和人工神经网络的智能集成方法应用于复杂系统的故障诊断和预测分析，进而在自动集中监测系统的基础上，建立了以集成智能为核心，以诊断知识为根本，以辅助决策为手段的具有故障自动发现、辅助诊断、趋势预报等功能的船舶机舱信息管理系统。其研究成果对于整个航运智能信息管理系统来说，具有普遍意义。
参考文献：
[1]. 船舶主机遥控装置仿真及故障诊断智能系统研究与开发[C]. 郑士君, 徐波. 全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集（下）. 2003
[2]. 船舶主机遥控装置仿真及故障诊断智能系统研究与开发[D]. 韩成敏. 上海海运学院. 2003
[3]. “半实物在环”船舶主机遥控及图示仿真系统[D]. 邓琳琳. 上海海事大学. 2003
[4]. 大型船舶主机电子调速器仿真训练系统设计与开发[D]. 付君. 中国海洋大学. 2006
[5]. 数字调速器仿真系统的开发[D]. 李福海. 大连海事大学. 2009
[6]. 船舶综合控制系统的研究与设计[D]. 郭远星. 浙江大学. 2010
[7]. 柴油机电子调速器系统仿真及故障诊断智能系统[D]. 黄爱平. 上海海运学院. 2002
[8]. 船舶智能信息管理系统的构造及其方法[D]. 张劲. 上海海运学院. 2002