船舶電力推進平臺是將數(shù)字仿真系統(tǒng)、實時仿真系統(tǒng)和實際的小比例實驗系統(tǒng)整合為一體化仿真實驗平臺，在此平臺上可開展針對電力推進船舶的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計及運行策略研究，通過穩(wěn)態(tài)或動態(tài)仿真實驗，分析影響船舶電力推進系統(tǒng)性能的因素，提供改進設(shè)計或優(yōu)化操作的指導，為實際系統(tǒng)的論證或檢驗提供高效的解決方案。

1、概述

電力推進系統(tǒng)實驗平臺是將數(shù)字仿真系統(tǒng)、實時仿真系統(tǒng)和實際的小比例實驗系統(tǒng)整合為一體化仿真實驗平臺，在此平臺上可開展針對電力推進船舶的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計及運行策略研究，通過穩(wěn)態(tài)或動態(tài)仿真實驗，分析影響船舶電力推進系統(tǒng)性能的因素，提供改進設(shè)計或優(yōu)化操作的指導，為實際系統(tǒng)的論證或檢驗提供高效的解決方案。

（a）母型船推進系統(tǒng)

（b）小比例仿真推進系統(tǒng)

仿真母型船與小比例實驗臺的對比如上圖所示，（a）為仿真母型船推進系統(tǒng)，由推進電機、傳動軸以及螺旋槳組成；(b)為實物小比例仿真推進系統(tǒng)，由推進電動機、傳動軸、彈性聯(lián)軸器以及負載電動機組成。其中負載電動機的阻力矩，根據(jù)仿真母型船的船機槳數(shù)學模型計算得出。

2、船舶電力推進平臺特征優(yōu)勢

（1）數(shù)字仿真系統(tǒng)

基于Matlab Simulink搭建船機槳模型，開展離線仿真研究，具體包括：進速比子系統(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）實時仿真系統(tǒng)

基于LINKS-BOX實時仿真器，構(gòu)建船舶電力推進系統(tǒng)硬件在回路實時仿真系統(tǒng)，將在Simulink中搭建的船機槳動態(tài)數(shù)學模型與小比例實驗平臺結(jié)合運行，實現(xiàn)船舶電力推進系統(tǒng)的硬件在回路相關(guān)實驗，為實船大系統(tǒng)的設(shè)計選型提供依據(jù)與指導。

（3）小比例實驗系統(tǒng)

基于相似同構(gòu)準則，構(gòu)造目標船舶的小比例實物系統(tǒng)，包括小功率推進電機、傳動軸、彈性聯(lián)軸器和負載電機等組成。

3、實驗內(nèi)容

? 電力推進原理及半物理仿真模型搭建

? 電力推進正車啟動、正車停車、倒車啟動、倒車停車數(shù)字仿真實驗

? 電力推進正車至倒車、倒車至正車數(shù)字仿真實驗

? 電力推進正車啟動、正車停車，倒車啟動、倒車停車半物理仿真實驗

? 電力推進物理模擬實驗平臺操作試驗

? 電力推進模擬螺旋槳出水和入水實驗

? 電力推進正車至倒車，倒車至正車半物理仿真實驗

? 電力推進多軸聯(lián)動半物理仿真實驗

4、船舶電力推進平臺實驗示例

（1）電力推進數(shù)字仿真實驗

基于Matlab Simulink搭建電力推進船機槳模型如下圖所示，基于此模型可以開展數(shù)字仿真實驗，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）基于小比例實驗臺的半實物仿真實驗

基于相似同構(gòu)準則構(gòu)建的小比例實驗臺，能夠真實模擬電力推進系統(tǒng)的運行，并且通過施加不同的負載轉(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