船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及船舶模擬操作系統(tǒng)，特別是涉及一種船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶發(fā)配電裝置負(fù)責(zé)輔助機(jī)械設(shè)備等全船用電設(shè)備的電力供應(yīng)，主要由原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組和配電板及相關(guān)附屬設(shè)備等部分組合而成，保證船舶電網(wǎng)連續(xù)可靠的供電。由于受各種條件的限制，很難獲取船舶發(fā)配電裝置的某些特性參數(shù)，但利用實(shí)船發(fā)配電裝置運(yùn)行過程中記錄的設(shè)備在各工況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及船舶發(fā)配電裝置系統(tǒng)理論知識(shí)，可以通過計(jì)算機(jī)仿真的方法，將船舶發(fā)配電裝置設(shè)備有關(guān)參數(shù)在各種工況下變化規(guī)律和運(yùn)行曲線以圖像的形式直觀的顯示給船舶電氣管理人員，達(dá)到船舶發(fā)配電裝置模擬訓(xùn)練的設(shè)計(jì)要求。船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練，首先要建立完善的船舶發(fā)配電裝置數(shù)學(xué)模型，但數(shù)學(xué)模型過于復(fù)雜將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)仿真實(shí)時(shí)性降低，為使動(dòng)力裝置仿真模型求解復(fù)雜程度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，一方面，在不影響培訓(xùn)效果的情況下，簡化船舶發(fā)配電裝置數(shù)學(xué)模型；另一方面，采用高效的算法來加速仿真計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:傳統(tǒng)的船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)成本高、周期長，程序的可移植性與模型間的獨(dú)立性均較差，軟件資源不易共享。另外，由于船舶發(fā)配電裝置部分技術(shù)參數(shù)不易獲取，不利于模型參數(shù)的確定。
[0004]針對這些缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，將以模塊化建模技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)船舶發(fā)配電裝置主要模塊的模型庫設(shè)計(jì)；通過對系統(tǒng)辨識(shí)算法進(jìn)行研究，對部分船舶發(fā)配電裝置系統(tǒng)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，基于仿真支撐環(huán)境SimuEngine開發(fā)發(fā)配電裝置仿真模型；最后采用觸摸屏、PLC和發(fā)配電裝置控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)船舶發(fā)配電裝置模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。此目的是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，包括:發(fā)配電裝置仿真模塊，人機(jī)交互系統(tǒng)/觸摸屏和網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)/PLC，所述發(fā)配電裝置仿真模塊和人機(jī)交互系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)連接；所述發(fā)配電裝置仿真模塊包括仿真支撐環(huán)境和仿真模型；所述仿真模型包括設(shè)備模塊、邏輯控制模塊和功能模塊；設(shè)備模塊，用于描述子系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性；邏輯控制模塊，用于模擬船舶發(fā)配電裝置系統(tǒng)的操作使用中的各邏輯控制過程；功能模塊，用于完成某種獨(dú)立功能的子系統(tǒng)。
[0006]進(jìn)一步地，所述功能模塊根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的工作記錄或試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得其相關(guān)參數(shù)的外部特征，采用系統(tǒng)辨識(shí)理論對模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，得到功能模塊的仿真模型。
[0007]進(jìn)一步地，所述邏輯控制模塊根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的工作記錄或試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得其相關(guān)參數(shù)的外部特征，采用系統(tǒng)辨識(shí)理論對模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，得到邏輯控制模塊的仿真模型。
[0008]進(jìn)一步地，所述設(shè)備模塊根據(jù)系統(tǒng)的工作記錄或試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得其相關(guān)參數(shù)的外部特征，采用系統(tǒng)辨識(shí)理論對設(shè)備模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，得到設(shè)備模塊的仿真模型。
[0009]進(jìn)一步地，所述人機(jī)交互界面采用觸摸屏設(shè)計(jì)，包括船舶發(fā)配電裝置設(shè)備對象模塊的操作界面、控制系統(tǒng)界面、故障設(shè)置界面。
[0010]進(jìn)一步地，所述網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)采用PLC設(shè)計(jì)。
[0011]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)，其有益效果是:
[0012](—)采用觸摸屏與PLC開發(fā)船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，提高了模型開發(fā)效率，降低了開發(fā)成本；
[0013]( 二 )采用模塊化設(shè)計(jì)，提高了船舶發(fā)配電裝置仿真模型的可移植性與模型間的獨(dú)立性；
[0014](三)結(jié)合船舶發(fā)配電裝置控制臺(tái)與發(fā)配電裝置仿真模型參數(shù)辨識(shí)的方法，提高了船舶發(fā)配電裝置模擬器設(shè)備參數(shù)顯示的真實(shí)感。
【附圖說明】
[0015]圖1船舶發(fā)配電裝置仿真系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖通過實(shí)施例來對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]船舶發(fā)配電裝置是一個(gè)產(chǎn)生、傳輸、分配和消耗電能的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)主要由按照一定的方式連接的電源裝置、配電裝置、船舶電網(wǎng)和用電負(fù)載組成。船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)原理如圖1所示。
[0018]船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)由人機(jī)交互界面/觸摸屏、發(fā)配電裝置仿真模塊、網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)/PLC和發(fā)配電裝置控制臺(tái)組成。根據(jù)船舶發(fā)配電裝置系統(tǒng)的特點(diǎn)，可將船舶發(fā)配電裝置仿真模型劃分為眾多子系統(tǒng)，通過對子系統(tǒng)的分析可將模塊分為三部分:設(shè)備模塊、邏輯控制模塊和功能模塊。設(shè)備模塊描述子系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性，其模塊方程描述的是本設(shè)備內(nèi)部的動(dòng)態(tài)特性，完全獨(dú)立，模塊內(nèi)部的修改對其它模塊沒有影響。另外，有關(guān)故障模擬的設(shè)置在設(shè)備模塊中加以考慮，并留出相應(yīng)的接口和故障模擬變量。功能模塊所對應(yīng)的子系統(tǒng)是可完成某種獨(dú)立功能的子系統(tǒng)，如發(fā)電機(jī)、錨機(jī)負(fù)載等，用于描述一個(gè)子系統(tǒng)的動(dòng)、穩(wěn)態(tài)特性及功能，實(shí)際意義比較明確。邏輯控制模塊包括船舶發(fā)配電裝置系統(tǒng)的操作使用中存在著大量控制、自動(dòng)保護(hù)、報(bào)警等邏輯過程，在模型中編制相應(yīng)的邏輯控制模塊。例如，在整個(gè)船舶發(fā)配電裝置系統(tǒng)中，存在發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)、加減速、聯(lián)鎖保護(hù)等邏輯控制過程，通過增加相應(yīng)的邏輯控制程序來實(shí)現(xiàn)。
[0019]建立船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的仿真模型，部分設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，如電機(jī)的勵(lì)磁特性、柴油機(jī)的調(diào)速特性、蓄電池的充放電特性等，根據(jù)這些設(shè)備運(yùn)行時(shí)的工作記錄或試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得其外特性，采用系統(tǒng)辨識(shí)理論對設(shè)備模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，得到與實(shí)際設(shè)備外特性基本相符的數(shù)學(xué)模型。完成船舶發(fā)配電裝置仿真模型庫后，將模型轉(zhuǎn)化為基于某種特定算法的仿真程序(仿真代碼)。人機(jī)交互界面主要用于對船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)所有發(fā)配電裝置控制臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并結(jié)合船舶發(fā)配電裝置仿真模塊對一些典型的故障特征進(jìn)行模擬，在特定條件下(當(dāng)脫開發(fā)配電裝置控制臺(tái)時(shí))實(shí)現(xiàn)軟件界面操作功能，主要包括各種船舶發(fā)配電裝置設(shè)備對象模塊的操作界面、控制系統(tǒng)界面、故障設(shè)置界面等。另外，由于船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)中包含大量發(fā)配電裝置控制臺(tái)及部分實(shí)裝設(shè)備，采用網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)與發(fā)配電裝置仿真模塊共同構(gòu)成了半實(shí)物仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，解決了計(jì)算機(jī)仿真過程的實(shí)時(shí)性問題。
[0020]上述實(shí)施例僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，凡是屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，包括:人機(jī)交互界面/觸摸屏、發(fā)配電裝置仿真模塊，網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)/PLC以及發(fā)配電裝置控制臺(tái)，所述發(fā)配電裝置仿真模塊和發(fā)配電裝置控制臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)連接； 所述發(fā)配電裝置仿真模塊包括仿真支撐環(huán)境/SimuEngine和仿真模型； 所述仿真模型包括設(shè)備模塊、邏輯控制模塊和功能模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)配電裝置仿真模塊根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的工作記錄或試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得其相關(guān)參數(shù)的外部特征，采用系統(tǒng)辨識(shí)理論對模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，得到發(fā)配電裝置仿真模塊的仿真模型。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于:所述人機(jī)交互界面采用觸摸屏設(shè)計(jì)，包括船舶發(fā)配電裝置設(shè)備對象模塊的操作界面、控制系統(tǒng)界面、故障設(shè)置界面。4.權(quán)利要求1所述的船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于:所述網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)采用PLC設(shè)計(jì)，通過PLC，船舶發(fā)配電裝置控制臺(tái)與船舶發(fā)配電裝置仿真模塊構(gòu)成了半實(shí)物仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及船舶模擬操作系統(tǒng)，特別是涉及一種船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。一種船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，包括：發(fā)配電裝置仿真模塊，人機(jī)交互界面/觸摸屏，網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)/PLC以及發(fā)配電裝置控制臺(tái)，所述發(fā)配電裝置仿真模塊和控制臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)連接；所述發(fā)配電裝置仿真模塊包括仿真支撐環(huán)境/SimuEngine、仿真模型；所述發(fā)配電裝置仿真模塊根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的工作記錄或試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得其相關(guān)參數(shù)的外部特征，采用系統(tǒng)辨識(shí)理論對模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，得到發(fā)配電裝置仿真模塊的仿真模型；所述仿真模型包括設(shè)備模塊、邏輯控制模塊和功能模塊。本實(shí)用新型的有益效果是：采用觸摸屏與PLC開發(fā)船舶發(fā)配電裝置仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，提高了模型開發(fā)效率，降低了開發(fā)成本；采用模塊化設(shè)計(jì)，提高了船舶發(fā)配電裝置仿真模型的可移植性與模型間的獨(dú)立性；結(jié)合船舶發(fā)配電裝置控制臺(tái)與發(fā)配電裝置仿真模型參數(shù)辨識(shí)的系統(tǒng)辨識(shí)與模型參數(shù)可視化方法，提高了船舶發(fā)配電裝置模擬器設(shè)備參數(shù)顯示的真實(shí)感。
【IPC分類】G05B17/02
【公開號(hào)】CN204807956
【申請?zhí)枴緾N201520503894
【發(fā)明人】聶偉, 張錦, 沈軍, 李玉東, 段曄鑫
【申請人】中國人民解放軍鎮(zhèn)江船艇學(xué)院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月1日