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海洋工程船智能推进系统的研究

作　者: 李燕彪
导　师: 张均东
学　校: 大连海事大学
专　业: 轮机工程
关键词: 轮机推进系统智能控制仿真模糊控制
分类号: U674.38
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 56次
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内容摘要

海洋油气资源已经成为全球重要的油气资源,开发海洋油气资源(特别是深水油气资源)已作为我国的重要战略举措之一。大力发展海洋经济,对促进我国沿海地区经济发展和产业结构调整、缓解陆上资源紧张局势、保障国家安全有着重要的战略意义。发展海洋经济需要大量先进的海洋工程装备。其中,海洋工程船舶(Offshore Support Vessel)为海洋油气勘探、开发、生产提供全面的船舶作业支持服务。它主要执行一些特殊任务,包括各种水深的起抛锚作业、大型工程船舶的拖航就位、钻采物资运输供应、消防等,加之所处的海洋环境十分复杂和恶劣,因此对海洋工程船的推进系统的控制性能提出了更高的要求。本文基于MATLAB/SIMULINK平台,对海洋工程船的推进系统进行了建模及优化仿真。旨在优化海洋工程船的快速反应能力和综合最优控制性能。首先,根据母型船推进系统的资料,建立了推进系统各子系统以及控制系统的数学模型,如调速器、柴油机、船桨系统、螺距控制、负荷控制等。在数学模型的基础上,运用SIMULINK建立海洋工程船智能推进系统的图形化模型以及推进系统控制目标的模型。根据海洋工程船的特点,建立了以海洋工程船快速性和控制性能综合最优为目标函数的模型。然后,利用模糊数学的相关知识建立推进系统模糊控制器,并利用遗传算法对相关参数进行了优化。最后,从优化结果适应性等方面对仿真和优化结果进行了分析。对于船舶的推进系统,利用智能控制理论进行优化后,控制性能得到提升,大大提高了船舶的操纵性能和经济性。实现了船-机-桨最佳匹配,延长了船舶主机的使用寿命,大大降低了船舶运营成本。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题的背景及研究意义  9-13
    1.1.1 课题的背景  9-10
    1.1.2 课题的现状及研究意义  10-11
    1.1.3 课题主要研究内容  11-13
第2章智能控制理论及MATLAB介绍  13-19
  2.1 智能控制理论的概念与发展  13-15
  2.2 智能控制的基本特点、评价标准及分类  15-16
  2.3 MATLAB语言及智能工具箱介绍  16-19
第3章船舶推进系统建模  19-36
  3.1 海洋工程船推进系统介绍  19
  3.2 推进系统建模  19-32
    3.2.1 海洋工程船推进系统模型  20
    3.2.2 柴油机模型  20-27
    3.2.3 船桨系统模型  27-32
  3.3 推进器控制系统模型  32-34
    3.3.1 螺距控制模型  32-33
    3.3.2 负荷控制模型  33
    3.3.3 推进器控制系统模型  33-34
  3.4 海工船推进系统Simulink模型  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章模糊控制器的设计  36-46
  4.1 模糊控制的相关知识  36-38
    4.1.1 模糊控制的基本概念与原理  36-37
    4.1.2 模糊控制器的设计过程  37-38
  4.2 船舶推进系统模糊控制器的设计  38-46
    4.2.1 推进系统模糊控制器结构设计  38-39
    4.2.2 控制器规则设计  39-41
    4.2.3 MATLAB模糊逻辑工具箱  41-45
    4.2.4 模糊控制器设计  45-46
第5章船舶智能推进系统仿真  46-56
  5.1 设计变量  46
  5.2 目标函数  46-48
    5.2.1 船舶的快速性  46-47
    5.2.2 船舶的控制性能  47-48
    5.2.3 总目标函数  48
  5.3 约束条件  48-49
  5.4 遗传算法优化  49-55
  5.5 本章小结  55-56
第6章仿真结果及分析  56-62
  6.1 仿真基本参数  56
  6.2 仿真结果分析  56-60
  6.3 本章小结  60-62
结论  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
研究生履历  67

海洋工程船智能推进系统的研究

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