马芳芳[1]2013年在《基于RTW的船舶电站实时仿真系统的研究》文中指出船舶电力实时训练系统在对船员操作训练方面具有教学效率高、费用省的优点。船舶电站实时仿真系统作为船舶电力实时训练系统的核心部分,在具有电力训练系统基本操控功能的基础上,还对实时性有严格要求。利用Matlab图形化建模仿真工具搭建的仿真系统虽能较好的模拟船舶电站的动态特性,但却无法保证系统实时性。为了解决这个问题,本文研究了基于RTW的实时仿真技术,进而在RTX拓展Windows的实时系统上,设计实现了船舶电站实时仿真系统,并成功与训练系统的数据库通信。本文的主要工作内容如下1.针对船舶电站实时仿真系统的功能,研究了单机系统中船舶电站柴油发电机组模型的建立过程,在Matlab/simulink下针对起动、调节负载和跳闸的功能模拟出良好的动态特性2.利用RTW实时仿真技术,将船舶电站模型转化为C(?)代码,并分析编辑了模型代码,对需要实时处理的代码进行分离,以便加入实时控制机制。3.针对系统实时性需求,设计和实现了Windows多媒体定时器和RTX环境下的高精度实时控制程序,并对比分析了Windows定时器和RTX定时器的实时性能,验证了RTX拓展Windowds系统在实时性上的优越性4.在RTX拓展Windows系统坏境下,设计并实现了基于RTW的船舶电站实时仿真系统,添加人机交互界面,采用共享内存和同步事件的方式,实现了Win32和RTX两个进程之间有效的数据交互。经过大量试验测试,验证了利用RTW转换船舶电站仿真模型的正确性以及可靠的实时性。
叶伟强[2]2002年在《船舶电站仿真训练系统设计》文中进行了进一步梳理STCW78／95(Standards of Training，Certification and Watch-keeping for Seafarers)公约规定轮机员必须经过模拟器的培训。为实施该公约，我们开发了相应船舶电站模拟器。 本文是该船舶电站模拟器研制工作的一部分，以某新型2700箱集装箱船为母型船，对其船舶电站及电力系统进行简化设计。在此基础上建立一套仿真训练系统。具体内容包括：船舶电站模拟器的总体设计；船舶电站模块的动态过程模型；与电站动态过程密切相关的发电机模块；人机界面接口设计；船舶电站仿真系统接口和网络通信程序设计。 该系统能够实现操作训练、故障设置、系统监控、声响模拟和特性测试等功能，模拟了船舶电站正常和非正常运行工况以及数十种故障；达到了真实地模拟船舶电站的要求，并能进行相关的仿真训练。
冯燕萍[3]2012年在《基于组态软件的船舶电站虚拟操作系统设计》文中研究说明我国是个航运大国，航海专业技术人员需求量巨大，意味着对船员培训要求也越来越高。每年都有大量的航海类院校学生需要进行岗前培训和众多在职船员需要技能提高培训。传统的实物型模拟器虽然真实模拟了实船设备和环境，有高质量的训练效果，但是设备造价昂贵、调试周期长、训练的人次和时间都受到场所的制约等缺陷，不是学员行之有效的培训方式。纯软件的模拟器很好的克服了这些缺陷，研制新型的满足市场需求的纯软件的模拟器作为培训方式具有重要的现实意义。本文将组态技术和网络技术灵活的应用到船舶电站仿真上，研制纯软件的船舶电站虚拟操作系统。系统选用了简单灵活的组态软件PIMS为开发环境，SQL Server2008为数据库，作为支撑仿真电站的技术平台。开发的系统不仅具备传统船舶电站模拟器的功能，在此基础上还增加了自动考核评估功能和网络操作功能。考核评估系统排除了人为主观因素造成的影响，公平，公正的显示培训人员的真实成绩，也为培训人员提供操作记录查询功能，以便分析错误操作缘由，对船舶电站知识进行查漏补缺。培训人员也不再受时间，地点和人次的约束，只要通过网页浏览形式就可以对仿真的船舶电站进行虚拟操作。本系统还可以方便地实现与物理电站的数据交互。开发的船舶电站虚拟操作系统具有良好的人机交互界面、较高的灵活性和方便进行二次开发，且经济成本低，训练效果与实物训练效果相同。此纯软件的模拟器具有很好的市场价值和应用价值。
邹成, 吴强, 王亚楠[4]2013年在《基于LabVIEW船舶电站仿真训练系统设计》文中进行了进一步梳理介绍了基于LabVIEW平台的船舶电站仿真训练系统的硬件和软件设计。利用该仿真训练系统对额定负载下突然叁相短路进行了仿真,仿真结果与Matlab解析法求得的结果对比表明该仿真训练系统精度较高并且操作方便,满足了船舶电站仿真训练系统的要求。
陆超[5]2013年在《船舶电站训练评估系统的设计与实现》文中指出在船舶电力系统中,船舶电站负责给全船的电器设备提供能源,对船舶电站的控制关系着整个船体安全,因而对其操作的训练要求也非常严格。然而由于在实船上进行电站操作的训练十分危险,因此,在仿真平台上进行训练成为了最好的选择。在一个完整的仿真训练平台中,需要有一个教练机,既负责对训练平台的管理控制,同时又负责对学员进行教学训练和测试评估。本文对船舶电站仿真训练平台中教练机的功能进行了研究与实现,其中含有对训练平台整体操控的管理功能,包括教师的登录、训练科目的选取、训练的启动停止和暂停、训练期间的对学员操作的监控、训练结束后的打分评估和学员操作数据分析等；又配有一套完备的训练考核体系,并在传统的层次分析和模糊评估考核方法基础之上,引入了新的组合赋权评估算法。在评估算法的实现过程中,为了实现评估的自动化过程,首先需要搭建评估模型,构建由船舶电站专业知识库、操作分析推理机以及学员训练动态数据组成的评估系统,设计学员训练数据库和船舶电站专业知识库的存储结构,使二者互相匹配,便于操作分析推理机根据专业知识对学员的操作进行匹配分析。在实现了自动评估之后,在单步操作权值计算上,我们在传统的算法之上引入组合赋权评估算法,可以将专家意见和训练实操数据的分析用组合赋权评估算法进行平衡,进而对学员的船舶电站操作进行更为科学的评分。
林洪贵[6]2013年在《船舶物理仿真电站监控及虚拟操纵的系统设计》文中提出随着船舶大型化、自动化和用电量的不断发展，作为船舶动力核心—船舶电站越来越复杂，也越来越多样化，因此,开展船舶电站新技术的研究是非常必要的。直接采用船舶真实电站进行研究的成本高、风险大、有些实验也不能开展，所以建立高度仿真船舶电站的实验仿真模拟平台，对开展船舶电站监控研究和实训将有着很重要的现实意义。传统的船舶电站仿真，侧重点在纯虚拟或半实物的虚拟仿真，即在计算机上建立电站系统虚拟模型或者在实验室中建立虚拟的配电系统；电站各种工作状态都由计算机模拟产生，操作时缺少真实感，学员培训时实际体验、沉浸感不强，而且其动态响应与实际电站差别很大，对研究电站监控和性能优化，也不是理想的实验平台。应用相似理论，以船舶物理仿真电站是以直流电动机-发电机组等组成的孤网船舶仿真电站（船舶电力系统）的电源。以自动并车、自动控制、保护、可编程逻辑控制器为主要控制方法，应用以太网为主要通信联络手段的船舶电站集中监控系统。以控制层、设备层、管理层叁个层面实现对该物理仿真电站的进行监测报警、现场控制和安全保护等。本文介绍船舶物理仿真电站的构成及仿真原理，电站监控系统所要实现的功能，设计了实现物理仿真电站自动化监控系统的电路，监控系统、软件以及虚拟操作系统。该监控系统由PLC的控制程序、监控上位机的监控程序等构成，程序涵盖了发电机组的启停、并车、调频调载、电压和无功调整以及发电机组自动巡回检测、电力系统保护、发电机组工作状态实时监视等功能。由于我国是个航海船员大国，每年都有大量的航海类学生需要进行岗前培训和综合训练以及众多在职船员职务提升的技能培训。将组态软件和网络技术相结合灵活地应用到船舶电站虚拟仿真操作上，介绍了其虚拟操作系统，设计出具有友好的人机交互界面、可根据不同的船型有着较高参数调整灵活性和方便进行二次开发的虚拟操作系统，方便了学员的训练操作。
施伟锋[7]2005年在《关于船舶电力系统研究的一些探索》文中研究指明目前，船舶向着超大型化方向发展，电力推进型船舶也进入实质性应用阶段，从而使船舶电力系统的容量不断增大，船舶柴油发电机组的单机容量不断创出新高。因此，船舶电力系统长时间连续运行的稳定性、可靠性与安全性日益受到重视；在船舶电力系统研究领域，系统建模、混沌分析与智能控制成为研究的热点课题。 船舶电力系统的安全与可靠运行问题是涉及船舶电力系统设计、电力传动、船舶柴油发电机组自动控制、系统稳定性、系统参数整定和自动化管理技术等多方面的系统控制工程问题。船舶电力系统是多台柴油发电机组并联运行的复杂系统，具有强耦合、时变性、非线性、信息不完全性和大纯滞后等特征；船舶电力系统正常供电时常常有相对于发电机容量较大的电力负荷投入到电网运行，系统在运行过程中动态过程频繁发生，动态过程的振荡幅度很大。鉴于这些原因，本文对船舶电力系统进行了建模、混沌分析与神经控制研究；希望在船舶电力系统建模与故障分析、避免船舶电力系统产生混沌振荡、提高船舶柴油发电机组系统的控制质量、改善系统动态过程的品质和提高海船轮机员的技术素质等方面做一些有实际意义的工作。 本文完成的主要研究工作如下： 以大型船舶电力系统和电力推进型船舶电力系统为研究对象，提出了船舶电力系统广义模型的框架结构，对船舶电力系统进行了数学建模与仿真，建立了基于机理性模型的船舶电力系统仿真平台，该仿真平台能满足船舶电力系统设计方案的一些论证的需要，在一定程度上能满足船舶柴油发电机组控制系统设计与性能评估、系统参数整定和故障仿真与分析的要求。 鉴于船舶电力系统的复杂性和非线性特性，根据旋转电机的能量传递原理，根据发电机组转矩关系与电气参数关系，针对船舶航行中的船舶电力系统双机并联轻载运行工况，建立了系统的非线性数学模型及其叁维自治系统模型。研究了系统的相图和分岔图；分析研究了系统的混沌振荡现象与随机分形特性；并计算了系统的Lyapunov指数谱和Lyapunov维；发现当船舶电力系统的两台发电机之间存在一定量的功率传递和系统受到一定幅值的周期性负荷扰动时将发生混沌振荡。 在船舶大功率发电机知识型模建立中，基于混沌神经元具有强烈的遍历性和递归网络具有对复杂系统的良好的信息处理能力；提出并构建了新型的基于Aihara混沌神经元的局部递归混沌神经网络(Aihara Local Recurrent Chaotic Neural Network—ARCNN)，并成功地用梯度下降、动量和自适应学习的动态BP算法完成对
张帅[8]2013年在《船舶电站训练系统仿真操控平台的设计与实现》文中研究指明我国是个航运大国,每年对船员的需求量都很大,而培养高素质的船员对于整个航运业的发展有着积极的意义。传统的船员操作技能培训多是基于实船开展的,这种培训方式最为直接,而且效果最理想。但缺点是花费高、耗时长、硬件资源有限,从而不能够确保每一个船员都能得到充足的实船训练机会。基于计算机仿真技术的船舶电站训练系统能够有效地弥补传统训练方式的不足。由于是纯软件的虚拟训练系统,所以它不受外界环境、训练时间、硬件资源等限制,因此训练的灵活度大大提高。而且训练仿真系统允许开展创新性实验、减小训练成本,对大批量地培养高素质船员具有重要的辅助意义。论文在分析了船舶电站训练系统仿真技术应用现状的基础上,结合实际项目的需求,设计了一套训练系统仿真操控平台。首先,确定船舶电站作为课题研究的实物对象,对其组成及工作原理进行深入分析研究,并提出了建立电站训练系统仿真操控平台,通过对平台功能需求进行分析,设计了整个平台的框架结构。其次,选取.NET平台作为操控平台的开发环境,C#作为开发语言。采用GDI+绘图技术,参照实际电站元素,开发了多种自定义控件,如表盘、旋钮、趋势图等,并结合窗体自带控件,建立了虚拟元器件库。然后,建立了平台的主要界面,设计了XML微型数据库用来存取平台的所有配置信息。通过XML数据库与通信接口的无缝连接,用户可以在平台以灵活的方式加载操作界面,并且界面控件元素与通信协议中的变量自动匹配,可直接用于训练操作。此外,通过大量的测试实验,验证了操控平台的合理性和可使用性。最后对课题进行总结,提出了在研究过程中存在的不足,并且指明了后续研究中需要拓展的方面。
冯帅[9]2014年在《船舶高压电站模拟器的软件系统研发》文中提出随着高压电力系统在船舶业中的应用，STCW78/10修正案着重要求海船电子员对船舶高压电力系统的结构和原理必须有深刻认识，并且掌握船舶高压电力系统的安全操作以及管理方法。对此，研发一套完备的软件系统来支撑和控制船舶高压电站模拟器，提高训练效果，降低训练危险，同时节约训练成本，将更加具有现实意义。本文选用Haiwell Happy PLC编程软件、Haiwell View触摸屏设计软件和PIMS组态软件作为船舶高压电站模拟器软件系统的研发环境，将PLC控制技术、触摸屏监控技术和组态技术灵活地应用到船舶高压电站模拟器上，通过叁者之间通讯实现对电站的联合控制。系统应用Haiwell Happy进行高压电站主、子程序设计，实现Haiwell PLC对电站运行逻辑的现场控制。采用Haiwell View进行触摸屏设计，通过与Haiwell PLC的通讯，实现对高压电站运行过程中电网参数、电路状态、谐波状态等的实时监控。结合PIMS组态功能，以船舶高压电站模拟器为仿真对象进行界面设计，通过与Haiwell PLC的通讯，实现模拟器在PC机上的仿真操作。本文在此基础上还设计了船舶高压电站安防训练系统和故障设置训练系统。安防训练系统以PIMS和Haiwell PLC为平台，打破了传统五防“主动式”机械联锁操作的理念，使训练变得更为灵活，加深了培训人员对高压电力系统五防功能和大功率负载的理解。故障设置训练系统结合了PIMS、Haiwell PLC和Haiwell触摸屏，利用PIMS设计教员台中的故障类型和故障触发按钮，通过Haiwell PLC和Haiwell触摸屏使故障报警得以在电站面板呈现，学员通过判断切除故障，培养了学员面对故障时的心理素质和应对能力。系统具有良好的人机交互界面，避免了频繁接触实物面板而造成的磨擦损害。它的稳定性好、故障率低，容易进行二次开发和更新，具有很好的应用价值和市场价值。
侯思娟[10]2012年在《虚拟现实技术在轮机模拟器中的应用》文中指出目前，国内外最热门的仿真技术之一虚拟现实技术，将其引入船舶轮机模拟器中的应用具备着高效、安全、低成本等特点，越来越受到各个领域以及各个国家的重视。而在当今航海领域，船舶轮机模拟器已经成为轮机教育与培训的重要手段，因为在STCW78/95公约中规定轮机员，必须要经过轮机模拟器的培训。基于以上种种原因，对于轮机模拟器的开发显得尤为重要，本文就是结合某在建的轮机模拟器项目背景下进行研究的。较之于传统的以半物理仿真为主的轮机模拟器，基于虚拟现实技术的轮机模拟器具备着虚拟机舱中的多数视景。为了确保轮机模拟器系统不仅可以提供逼真的场景画面，而且具备高效的交互手段以及确保仿真过程的准确性，精准的数学模型必须作为支撑。由于轮机模拟器开发工作量很大，数学模型涵盖内容很广，包括设备数学模型、管网数学模型、控制系统数学模型以及各种控制逻辑等，本文主要针对轮机模拟器中的船舶电站系统，根据发电机组的电气系统及其电力生产过程建立数学模型，在计算机上运算并实现电站仿真，目的是仿真数据与实船上的数据相一致，仿真效果与实船运行效果相仿。对于应用虚拟现实技术的叁维电站建模使用了纹理映射技术、外部引用技术、DOF技术等多种方法，得到了较逼真的效果，结合数学模型与叁维建模对系统的成功开发，说明该技术在轮机模拟器船舶电站操纵中是可行的，并且该运行情况的立体性、直观性等能够降低学员训练的劳动强度，提高了操纵准确性和安全性。
参考文献：
[1]. 基于RTW的船舶电站实时仿真系统的研究[D]. 马芳芳. 大连海事大学. 2013
[2]. 船舶电站仿真训练系统设计[D]. 叶伟强. 大连海事大学. 2002
[3]. 基于组态软件的船舶电站虚拟操作系统设计[D]. 冯燕萍. 集美大学. 2012
[4]. 基于LabVIEW船舶电站仿真训练系统设计[J]. 邹成, 吴强, 王亚楠. 防爆电机. 2013
[5]. 船舶电站训练评估系统的设计与实现[D]. 陆超. 大连海事大学. 2013
[6]. 船舶物理仿真电站监控及虚拟操纵的系统设计[D]. 林洪贵. 华侨大学. 2013
[7]. 关于船舶电力系统研究的一些探索[D]. 施伟锋. 上海海事大学. 2005
[8]. 船舶电站训练系统仿真操控平台的设计与实现[D]. 张帅. 大连海事大学. 2013
[9]. 船舶高压电站模拟器的软件系统研发[D]. 冯帅. 集美大学. 2014
[10]. 虚拟现实技术在轮机模拟器中的应用[D]. 侯思娟. 江苏科技大学. 2012