船舶柴油机仿真技术发展报告

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1、船舶柴油机仿真技术发展报告Thesimulationofmarineengine宣讲人：张和牧学号：1120109106船舶柴油机仿真技术概述船舶柴油机仿真的内容众多，根据所查阅文献，本文将船舶柴油机仿真研究分为以下三部分内容：对柴油机建模方法研究开发先进的轮机模拟器面向柴油机关键部分仿真船舶柴油机仿真主要涵盖哪些内容？柴油机建模柴油机模型如图所示，柴油机动力装置结构复杂，涉及因素广泛，很难完全模拟出其工作状况，故根据仿真目的不同以及计算机运行速度出现多种柴油机建模方法。其大致有线性化模型、容积法模型、准稳态模型、平均值模型、

2、状态空间模型、智能算法建模几种建模方法。TzTimmPimPzPemTemmt(1)PbTcTtntengTlTfTimf(1)nemout(1)mc(1)TcTaPantcTsPsTcwi散热损失扫气箱中冷器压气机气缸燃烧过程曲柄连杆机构柴油机动力学涡轮转子涡轮排气管排温负载摩擦燃油喷射系统柴油机模型组成示意图柴油机建模线性化模型线性模型忽略了工作过程中的非线性因素，或假设系统是处在平衡点附近变化，得到的是一个忽略了次要因素的简化模型。通常考虑柴油机齿杆为输入，转速为输出的单输入单输出系统，最终把柴油机看成一阶惯性环节。比较

3、著名有:-Flower等人得到的传递函数模型-Kamei等人实现的线性模型柴油机建模容积法模型容积法又称充排法。它把柴油机系统分解为各个容积单元,并把每一瞬态容积单元内的状态看成是均匀的，把燃烧看成是按照一定规律向系统加入热量的过程，把气缸看成是一个零维均匀的整体。研究进展:-94年雅典国立工业大学轮机工程实验室的N.P.Kyrtatos等人建立船用柴油机容积法模型，利用实船测取的数据验证模型的准确性-04年PatrickKirchen提出了用于喷油正时预测的热力学模型-06年GregoryM.shaver等人提出了带有可变气

4、阀正时装置的HCCl内燃机模型柴油机建模准稳态模型该模型把柴油机的动态过程看成是由一个个的稳态过程所组成，对于复杂的热力过程可以采用经验公式或者特性曲线的方法并附加一阶或二阶惯性环节来建立仿真过程模型，参数采用柴油机一个工作循环的平均值。研究进展:Benson在准稳态模型方面做了大量的工作，用模拟计算机实现了柴油机的实时仿真日本神户海事大学的Lan用7个经验公式，加16个解析方程组成船用柴油机的动态模型，该模型的计算时间只有容积法的1/100~1/20柴油机建模平均值模型这一模型是线性模型和容积法模型的结合，既利用了线性模型在

5、计算气缸内性能方面的简单性，也利用了容积法模型能更好的体现进排气歧管中气体压力和温度瞬态变化的特点，被广泛应用于柴油机非线性控制与状态观测。研究进展:段树林在1999年应用平均值模型实现了涡轮增压柴油机的动态仿真常久鹏等人在2000年利用平均值模型实现柴油机电控算法的仿真分析2001年，Devesh建立了新型柴油机的平均值模型并进行了柴油机进排气系统的控制算法的研究2004年，帅英梅等人给出涡轮增压柴油机平均值模型，并给出两种计算涡轮增压器的方法2010年，周海涛等人将平均值模型用于用于高压共轨柴油机电控平台的开发柴油机建模状

6、态空间模型状态空间模型也是一种描述动态系统的建模方法。其在原有的平均值模型基础上加上一定状态参数，用以描述柴油机中气体的过程变化。研究进展:97年S.Quenou-Gamo等人在平均值模型的基础上提出了包含六个状态变量的状态空间模型98年M.Jankovic等人针对带有EGR装置的车用柴油机提出了用于气体通道控制的三阶状态空间模型，并设计了控制算法03年M.Jung在研究排放控制时，把气体通道的模型转化为三个状态变量的线性变参数状态空间模型，并进行了详细研究并设计了控制算法柴油机建模智能算法模型用于动态仿真和控制分析的柴油机模

7、型还包括各种智能算法建立的模型。利用神经网络可以逼近任意非线性函数的特点,通过建立神经网络模型来取代柴油机的工作过程,再利用这些模型对柴油机进行性能研究、控制系统的设计及仿真。研究进展:02年Dovifaaz等人用神经网络技术进行柴油机建模并进行排放污染控制的研究03年ZengFan-ming等用Elman网络建立柴油机模型,并进行仿真05年ShiWei-Feng等人用神经网络完成柴油机发电机组的建模轮机模拟器轮机模拟器概述轮机模拟器(MarineEngineRoomSimulator),是航海及航海教育界对船舶机舱仿真培训系

8、统的简称，目前己成为现代化航海教育的一种必备设施。轮机模拟器上世纪80年代已近问世，其发展大致可以分为三个阶段：80年代轮机模拟器是电子计算机和数学模型相结合的产物。90年代多媒体技术提高了模拟器的图形功能。现今虚拟现实技术的应用将使轮机模拟器跨入动态视景的新阶段。轮机模拟器