船舶压载/污水及减摇水舱自动制约与仿真探讨

本文对于船舶压载调平和污水系统的仿真数学模型,船舶压载调平和污水控制系统的仿真,船舶压载调平和污水系统仿真器界面研制,船舶减摇水舱的自动控制与仿真等内容进行了比较系统的研究。本文完成了以下研究内容:(1)船舶压载调平系统模型和污水处理系统数学模型的建立,对其在MATLAB下进行了仿真研究;(2)压载调平系统和污水处理系统仿真器界面的研制,包括此两个系统的主要界面和可点击控制对话框,实现了可视化仿真;(3)船舶减摇水舱的自动控制和仿真。建立船舶压载调平系统和污水处理系统的数学模型是进行船舶调平和污水处理控制和仿真的基础。本文以5446TEU集装箱船的实船数据进行该船舶系统的建模,用仿真支撑系统PROSIMS建立了:压载调平系统中的管路模型、压载调平水泵模型、开度阀模型、调节阀模型、管路节点模型、调平舱模型、船舶倾角模型等;污水处理系统中的油水分离器模型、油份浓度监测模型、污水泵模型和污水舱及污水井模型等。其中调节阀的控制采用了PI控制算法,仿真结果表明PI控制算法能有效的控制调节阀。管路模型、泵的模型及管路节点模型等是基于流体力学的基本方程建立的,结果表明其控制仿真是有效的,并与实船情况相符。在调平水舱的基础上讨论了船舶减摇水舱的运动方程、控制策略及其仿真结果。本文是结合作者参加研制大型集装箱船舶DMS-2002大型全功能轮机模拟器而完成的,作者用VC++6.0研制了压载调平和污水处理两个系统的可控制仿真界面,通过网络实现了仿真模型和操纵界面的结合,实现了模型正确,人机交互界面友善的应用于轮机模拟器压载水和机舱污水仿真系统。通过界面可直接观察系统的动态运行状态,并可进行一些与实船相类似的操纵,如阀门的开启、泵的起停等,有利于学生的实践操纵,便于教学。这些仿真界面已作为DMS-2002轮机模拟器的组成部分,该模拟器已投入正规教学培训使用。【关键词】：集装箱船舶船舶压载系统船底污水系统减摇水舱油水分离器仿真器自动控制
【论文提纲】：第一章绪论9-151．1课题的来源、目的和意义9-111．2船舶压载调平和污水系统简介11-121．2．1船舶压载调平的作用111．2．2船舶污水处理系统的作用11-121．3船舶压载水系统和污水系统的仿真器12-151．3．1系统仿真技术与仿真器12-131．3．2PROSIMS仿真平台概述131．3．3VC++6．0图形技术简介13-141．3．4船舶压载调平和污水系统仿真对象14-15第二章船舶压载调平和污水系统的仿真数学模型15-302．1基于流体力学的仿真数学模型15-182．1．1管路计算的基本方程式152．1．2沿程阻力水头损失公式推导15-162．1．3局部阻力水头损失公式推导16-172．1．4管路中流量与压差关系式推导17-182．2压载调平系统仿真模型的建立18-252．2．1压载调平泵的模型21-222．2．2管路支路模型22-232．2．3管路节点模型232．2．4压载调平水舱模型23-242．2．5船舶倾角与吃水模型24-252．3污水处理系统仿真模型的建立25-302．3．1污水泵模型25-272．3．2油水分离器模型27-282．3．3油份浓度监测设备模型282．3．4污水柜和污水井模型28-30第三章船舶压载调平和污水控制系统的仿真研究30-393．1船舶压载调平控制系统30-343．1．1压载调平系统调节阀的控制303．1．2压载调平系统的控制30-343．2污水系统的控制34-39第四章船舶压载调平和污水系统仿真器界面研制39-504．1仿真系统界面实现步骤39-404．2压载调平系统仿真界面40-464．2．1压载调平系统主界面40-414．2．2调平显示界面41-434．2．3边舱和压载舱液位显示界面43-454．2．4开度阀的操纵控制对话框454．2．5调节阀的操纵控制对话框45-464．2．6压载调平泵的操纵控制对话框464．3污水系统仿真界面46-504．3．1油水分离器46-484．3．2油份浓度监测设备48-494．3．3污水泵的操纵控制对话框494．3．4污水井和污水柜49-50第五章船舶减摇水舱的自动控制与仿真50-615．1船舶减摇简介505．2减摇前船舶运动方程50-525．3船舶一水舱系统运动方程52-575．4减摇水舱控制57-585．5系统仿真结果及结论58-61第六章结论61-63攻读学位期间公然发表的论文63-64致谢64-65参考文献65-67研究生履历67