柴电-燃联合动力装置工作特性及控制策略仿真研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文柴电-燃联合动力装置工作特性及控制策略仿真研究硕士研究生：王维天指导教师：李淑英教授学科、专业：动力工程及工程热物理论文主审人：郑洪涛教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文柴电-燃联合动力装置工作特性及控制策略仿真研究硕士研究生：王维天指导教师：李淑英教授学位级别：工学硕士学科、专业：动力工程及工程热物理所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedInd

2、ex:U.D.C:ResearchontheOperatingCharacteristicandControlStrategyofCODLAGDeviceCandidate:WangWeitianSupervisor:ProfLiShuyingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsDateofSubmission:Dec.,2017DateofOralExaminati

3、on:Mar.,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解

4、学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作

5、者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月摘要柴电-燃联合动力装置（CODLAG装置）是一种综合了机械推进与电力推进优点的联合动力装置。在低工况下使用推进电动机直接驱动螺旋桨，以获得较低的噪音水平和较高的经济性；在中高工况下使用燃气轮机与电动机共同推进以获得较高的航速。目前这种性能优异的推进形式已经被越来越多的下一代水面舰船考虑应用，但是国内对于这种推进形式的研究还少之又少。因此，对这种推进方式的稳态、动态特性和控制策略进行细致的研究是十分必要的。另一方面，针对CODLAG这种复杂的联合动力装置，通过建立精准的仿真模型对其

6、性能进行仿真研究，可以极大的提高开发效率、减少经费支出。而集成仿真方法以其可以集成多学科多维度仿真模型的特点，尤其适用于COALAG这种复杂的系统仿真活动。鉴于上述情况，本文围绕CODLAG装置的工作特性及控制策略开展了以下研究工作：（1）开展CODLAG装置部件数学模型的建立工作。根据各个部件的热力学方程、运动方程、相关的经验公式和算法等建立了燃气轮机、柴油机、电动机、发电机、中继式SSS离合器、分车齿轮箱、轴系和螺旋桨的数学模型。（2）开展CODLAG装置集成仿真平台的研究工作。首先，鉴于CODLAG装置各部件的仿真需

7、求、各个仿真环境擅长的领域和现有的模型资源，选择了MATLAB/SIMULINK环境作为原动机、控制系统的仿真环境并开发了其相应的仿真模型；选择了C/C++环境作为后传动系统的仿真环境并开发了其相应的仿真模型。在此基础上形成了以系统-仿真环境-类-部件结构为框架的仿真模型库。其次，考虑到环境之间的通讯需求，基于文本通讯的方式设计了MATLAB/SIMULINK与C/C++环境之间的通讯逻辑。并在各自的仿真环境中开发了通讯接口模型，在模型与接口的基础上形成了一套完整的CODLAG装置的集成仿真模型。最后进行了用户图形界面的开

8、发工作。（3）开展CODLAG装置稳态特性的研究工作。基于上述的集成仿真平台，研究了推进系统船、机、桨的稳态匹配和不同推进模式下的推进图谱，并且以经济性为目标，对各个工况的船机桨匹配进行优化，确定其最佳经济运行线和最大航速。（4）开展CODLAG装置动态特性及其控制策略的研究工作。根据CODLAG装置的