船舶電力推進(jìn)平臺是將數(shù)字仿真系統(tǒng)、實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)和實(shí)際的小比例實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整合為一體化仿真實(shí)驗(yàn)平臺，在此平臺上可開展針對電力推進(jìn)船舶的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行策略研究，通過穩(wěn)態(tài)或動態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)，分析影響船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)性能的因素，提供改進(jìn)設(shè)計(jì)或優(yōu)化操作的指導(dǎo)，為實(shí)際系統(tǒng)的論證或檢驗(yàn)提供高效的解決方案。

1、概述

電力推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺是將數(shù)字仿真系統(tǒng)、實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)和實(shí)際的小比例實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整合為一體化仿真實(shí)驗(yàn)平臺，在此平臺上可開展針對電力推進(jìn)船舶的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行策略研究，通過穩(wěn)態(tài)或動態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)，分析影響船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)性能的因素，提供改進(jìn)設(shè)計(jì)或優(yōu)化操作的指導(dǎo)，為實(shí)際系統(tǒng)的論證或檢驗(yàn)提供高效的解決方案。

（a）母型船推進(jìn)系統(tǒng)

（b）小比例仿真推進(jìn)系統(tǒng)

仿真母型船與小比例實(shí)驗(yàn)臺的對比如上圖所示，（a）為仿真母型船推進(jìn)系統(tǒng)，由推進(jìn)電機(jī)、傳動軸以及螺旋槳組成；(b)為實(shí)物小比例仿真推進(jìn)系統(tǒng)，由推進(jìn)電動機(jī)、傳動軸、彈性聯(lián)軸器以及負(fù)載電動機(jī)組成。其中負(fù)載電動機(jī)的阻力矩，根據(jù)仿真母型船的船機(jī)槳數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出。

2、船舶電力推進(jìn)平臺特征優(yōu)勢

（1）數(shù)字仿真系統(tǒng)

基于Matlab Simulink搭建船機(jī)槳模型，開展離線仿真研究，具體包括：進(jìn)速比子系統(tǒng)模型、推力子系統(tǒng)模型、轉(zhuǎn)矩系數(shù)子系統(tǒng)模型、推力減額系數(shù)子系統(tǒng)模型、伴流系數(shù)子系統(tǒng)模型、有效推力子系統(tǒng)模型、船速子系統(tǒng)模型、螺旋槳轉(zhuǎn)矩子系統(tǒng)模型等。

（2）實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)

基于LINKS-BOX實(shí)時(shí)仿真器，構(gòu)建船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)硬件在回路實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，將在Simulink中搭建的船機(jī)槳動態(tài)數(shù)學(xué)模型與小比例實(shí)驗(yàn)平臺結(jié)合運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的硬件在回路相關(guān)實(shí)驗(yàn)，為實(shí)船大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型提供依據(jù)與指導(dǎo)。

（3）小比例實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

基于相似同構(gòu)準(zhǔn)則，構(gòu)造目標(biāo)船舶的小比例實(shí)物系統(tǒng)，包括小功率推進(jìn)電機(jī)、傳動軸、彈性聯(lián)軸器和負(fù)載電機(jī)等組成。

3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

? 電力推進(jìn)原理及半物理仿真模型搭建

? 電力推進(jìn)正車啟動、正車停車、倒車啟動、倒車停車數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)

? 電力推進(jìn)正車至倒車、倒車至正車數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)

? 電力推進(jìn)正車啟動、正車停車，倒車啟動、倒車停車半物理仿真實(shí)驗(yàn)

? 電力推進(jìn)物理模擬實(shí)驗(yàn)平臺操作試驗(yàn)

? 電力推進(jìn)模擬螺旋槳出水和入水實(shí)驗(yàn)

? 電力推進(jìn)正車至倒車，倒車至正車半物理仿真實(shí)驗(yàn)

? 電力推進(jìn)多軸聯(lián)動半物理仿真實(shí)驗(yàn)

4、船舶電力推進(jìn)平臺實(shí)驗(yàn)示例

（1）電力推進(jìn)數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)

基于Matlab Simulink搭建電力推進(jìn)船機(jī)槳模型如下圖所示，基于此模型可以開展數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)，包括正車啟動、正車停車、倒車啟動、倒車停車、正車至倒車、倒車至正車等。

（2）基于小比例實(shí)驗(yàn)臺的半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)

基于相似同構(gòu)準(zhǔn)則構(gòu)建的小比例實(shí)驗(yàn)臺，能夠真實(shí)模擬電力推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行，并且通過施加不同的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，模擬螺旋槳受阻、出水或脫落等工況。

5、現(xiàn)有用戶

? 華中科技大學(xué)