基于simulink的船舶電力系統(tǒng)仿真研究

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1、為了確保“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備正常使用，我校做到安裝、教師培訓同步進行。設備安裝到位后，中心校組織各學點管理人員統(tǒng)一到縣教師進修學校進行培訓，熟悉系統(tǒng)的使用和維護?；赟imulink的船舶電力系統(tǒng)仿真研究　　摘要：針對傳統(tǒng)用C++語言編寫船舶電力系統(tǒng)模型的方法較為復雜的特點，將Simulink仿真與C++語言相結合，建立船舶電力系統(tǒng)基本模型。根據(jù)Simulink仿真發(fā)電機模塊與算法的特點，結合模擬訓練中實時性的要求，對基本模型進行改進，構建兩種適用于不同算法的船舶電力系統(tǒng)仿真模型。仿真結果表明，定步長算法下的仿真模型可滿足模擬訓練實時仿真的要求；變步長算法

2、下的仿真模型結合多項式擬合算法，可得到與實時仿真基本相同的結果。因此，兩種仿真模型均適合于基于模擬訓練的船舶電力系統(tǒng)?！　￡P鍵詞：船舶電力系統(tǒng)；模擬訓練；實時仿真　　中圖分類號：TP183文獻標識碼：A　　1引言為了充分發(fā)揮“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備的作用，我們不僅把資源運用于課堂教學，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學生進行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學生的課余文化生活。為了確?！敖虒W點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備正常使用，我校做到安裝、教師培訓同步進行。設備安裝到位后，中心校組織各學點管理人員統(tǒng)一到縣教師進修學校進行培訓，熟悉系統(tǒng)的使用和維護。　

3、　隨著信息技術的發(fā)展，在船舶上，電力監(jiān)控系統(tǒng)逐漸取代傳統(tǒng)的人工手動控制。船舶裝備電力監(jiān)控系統(tǒng)后，必須對船員進行相應的培訓輔導，使其盡快掌握必要的基礎知識和實際的操作技能。由于C++語言的通用性，選擇由C++語言開發(fā)船舶模擬訓練系統(tǒng)[1]。然而，對于船舶電力系統(tǒng)實時仿真模型，如果僅用C++語言編寫，工作較為繁瑣。Matlab中Simulink工具提供了豐富的電力及電氣系統(tǒng)元件模型，但是，基于Simulink的仿真屬于偽實時仿真，其仿真時間并不與實際時間同步，其原因在于模型的復雜性使得軟件無法在設定的時間范圍內完成所有仿真過程。而在模擬訓練系統(tǒng)中，實時性是非常關鍵的。因此，本

4、文的重點在于如何將船舶Simulink模型轉化為C++代碼，并實現(xiàn)仿真的實時性?！　∥墨I[2-4]中通過Matlab提供的實時工作工具RTW將Simulink模型直接轉化為C++程序，文獻[5-6]更進一步，提出采用基于Windows平臺的實時性擴展平臺RTX。但是，上述文獻的基本代碼轉換方法對模型仿真算法有嚴格要求，在Simulink兩種仿真算法中，RTW和RTX均只支持固定步長仿真算法的模型進行代碼轉換。而Simulink中已封裝的發(fā)電機模塊，屬于剛性系統(tǒng)，采用定步長算法仿真極易報錯，從而造成實時仿真無法進行，有學者為了避免這種問題，自己設計和封裝發(fā)電機模塊[7]，但

5、建模工作量較大，無法充分利用仿真軟件的優(yōu)勢。實際上，在模型中仍舊使用Simulink軟件已封裝的發(fā)電機模塊，在采用定步長算法時，在電力系統(tǒng)模型中添加相應模塊改進模型，連接半實物仿真機即可實現(xiàn)實時仿真；而當模型采用變步長算法時，添加S-函數(shù)模塊，并運用多項式擬合技術，同樣可得到相應的實時仿真的數(shù)據(jù)結果，達到實時仿真的效果。　　2船舶電力系統(tǒng)基本模型為了充分發(fā)揮“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備的作用，我們不僅把資源運用于課堂教學，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學生進行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學生的課余文化生活。為了確保“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備

6、正常使用，我校做到安裝、教師培訓同步進行。設備安裝到位后，中心校組織各學點管理人員統(tǒng)一到縣教師進修學校進行培訓，熟悉系統(tǒng)的使用和維護。　　一個基本的船舶電力系統(tǒng)模型應包括原動機及調速器模型、同步發(fā)電機和勵磁控制系統(tǒng)模型以及負載模型，其中前三者構成發(fā)電機組[8]。其中，調速部分維持系統(tǒng)頻率的恒定；勵磁部分提供勵磁電壓，通過無功功率形式，維持發(fā)電機端電壓恒定。而有功功率即原動機提供的機械功率，它與頻率有密切關系，在Matlab的Simulink環(huán)境下，建立調速模塊模型和勵磁模塊模型[9]，同步發(fā)電機模塊采用軟件自帶模型，發(fā)電機組仿真模型如圖1所示。　　根據(jù)船舶電力系統(tǒng)模擬訓練

7、的功能要求，主要試驗包括機組起動停機試驗，突加突卸負載試驗，三相故障試驗。由于仿真中對負載動態(tài)特性要求一般，模型中使用三相并聯(lián)負載?？紤]船上容性負載較少，采用功率因數(shù)為滯后的負載。模型中還添加電壓表、電流表等測量裝置，方便觀測數(shù)據(jù)。船舶電力系統(tǒng)基本模型如圖2所示[8]?！　?基于定步長算法實現(xiàn)實時仿真　　船舶電力系統(tǒng)改進模型為了充分發(fā)揮“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備的作用，我們不僅把資源運用于課堂教學，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學生進行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學生的課余文化生活。為了確保“教學點數(shù)字