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1、第36卷第4期船海工程Vol.36No.42007年8月SHIP&OCEANENGINEERINGAug.2007文章编号:1671-7953(2007)04-0125-03Matlab/Simulink仿真技术在舰船推进装置中的应用景民,陆金铭(江苏科技大学机械与动力工程学院,江苏镇江212003)摘要:采用Simulink软件构建舰船用柴油机及其控制系统模型和仿真,很好地解决了柴油机双机并车运行过程中关键性问题:功率分配问题;对柴燃联合推进装置进行实时仿真,动态、实时地模拟推进装置的工作过程,为设计和优化提供了重
2、要的依据。关键词:Matlab/Simulink;舰船;推进装置;仿真中图分类号:TK472TP391文献标识码:AApplicationofMatlab/SimulinkindesignofthepropulsiondeviceofwarshipJINGMin,LUJin-ming(SchoolofMechanicalandPowerEngineering,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212003,China)Abstract:TheSimulinkwasusedtodynamicallym
3、odelandsimulatethemarinedieselengineanditscon-trolsystem,whichwasprovedtobeabletosolvecompletelythekeyproblemsofpowersdistributionduringthe2enginesworkingtogether.Therea-ltimeanddynamicalsimulationoftheCODOGandtheworkofthepropulsiondevicecanprovideimportantreferencestothedesignandoptim
4、izing.Keywords:Matlanb/Simulink;warship;propulsiondevice;simulation推进装置的设计是舰船动力设计中最重要的统)。这两个体系间有力(距)和能量的传递。力环节,总体设计必须从船、机、桨的配合特性出发,(距)和能量与这两个体系的共同工作状态有密切[2]合理地选配船、机、桨、传动设备的特性参数,实现的关系。船、机、传动设备、轴系、桨的最佳配合,保证船、船舶在敞水中螺旋桨产生的推力Tp为:机、桨在最佳状态下运行,即实现推进装置能量的24Tp=KTnD(1)最佳转换。因此,对舰船推进装置的模拟仿真也螺旋
5、桨的负荷力矩(即螺旋桨上的水阻力距)就是基于对这几大部分的建模,然后使用计算机Mp为:技术进行仿真分析,根据仿真结果分析舰船动力24Mp=KQnD(2)[1]推进装置的性能及控制规律。其中:KT螺旋桨的推力系数;1仿真实例KQ转矩系数;n螺旋桨的转速;1.1船机桨数学模型水的密度;1.1.1船桨数学模型D螺旋桨的直径;船桨系统中包括推进装置的旋转运动和船的J螺旋桨的进程比;直线运动两个惯性体系(分别称为转动和平动系螺旋桨的螺距角;收稿日期:2007-01-17Vp螺旋桨的进速。修回日期:2007-02-
6、12通常情况下Kp、KQ与J和之间的关系无法作者简介:景民(1981-),男,硕士生。用解析式表达,而需要利用螺旋桨的图谱获得。仿125Matlab/Simulink仿真技术在舰船推进装置中的应用景民,陆金铭真时,可把KT-J,和KQ-J,曲线存入计算机,构1.1.2柴油机本体数学模型成函数发生器。数字仿真情况下可以把曲线变成柴油机的稳定工况是由给定负荷下曲轴的恒表格函数,断点数据存入内存,使用内插值法求值。定转速来表征的,如果忽略机组的摩擦力矩,只有为满足动态仿真的需要,要求使用的螺旋桨的特性柴油机的输出转矩Md与转化至曲轴的阻力矩曲线画在四个象限
7、内。此特性曲线仅在较局限的MC相等,即Md=MC。然而出现非稳定工况时,工况范围才适合使用,例如当n→0时,J→。因静平衡就会遭到破坏,使发动机曲轴的角速度发此需要有其它的描述螺旋桨特性的方法,使之构成生变化,按动量矩原理可写成微分方程式为:函数发生器,能够在大工况范围内使用。本文建立dI=Md-MC(6)dtVp仿真模型时使用进角系数法,=arctg。式(nD)对于增压柴油机而言,有效转矩Md是循环(1)和(2)可以写成:供油量gc和有效效率e的函数,由于有效转矩2Tp=DCTR2(3)e取决于两个主要参数:过量空气系数和曲轴3
