CN106325098A - 船舶电站仿真训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船舶模拟操作系统，特别是涉及一种船舶电站仿真训练系统。一种船舶电站仿真训练系统，包括：电站仿真模块，人机交互界面/触摸屏，网络接口系统/PLC以及电站控制台，所述电站仿真模块和控制台通过网络接口系统连接；所述电站仿真模块包括仿真支撑环境/SimuEngine、仿真模型；所述电站仿真模块根据系统运行时的工作记录或试验数据，获得其相关参数的外部特征，采用系统辨识理论对模型参数进行辨识，得到电站仿真模块的仿真模型；所述仿真模型包括设备模块、逻辑控制模块和功能模块。本发明的有益效果是：采用触摸屏与PLC开发船舶电站仿真训练系统，提高了模型开发效率，降低了开发成本；采用模块化设计，提高了船舶电站仿真模型的可移植性与模型间的独立性；结合船舶电站控制台与电站仿真模型参数辨识的系统辨识与模型参数可视化方法，提高了船舶电站模拟器设备参数显示的真实感。
Description
技术领域
本发明涉及船舶模拟操作系统，特别是涉及一种船舶电站仿真训练系统。
背景技术
船舶电站负责辅助机械设备等全船用电设备的电力供应，主要由原动机、发电机组和配电板及相关附属设备等部分组合而成，保证船舶电网连续可靠的供电。由于受各种条件的限制，很难获取船舶电站的某些特性参数，但利用实船电站运行过程中记录的设备在各工况下的运行数据，以及船舶电站系统理论知识，可以通过计算机仿真的方法，将船舶电站设备有关参数在各种工况下变化规律和运行曲线以图像的形式直观的显示给船舶电气管理人员，达到船舶电站模拟训练的设计要求。船舶电站仿真训练，首先要建立完善的船舶电站数学模型，但数学模型过于复杂将会导致系统仿真实时性降低，为使动力装置仿真模型求解复杂程度在设计范围内，一方面，在不影响培训效果的情况下，简化船舶电站数学模型；另一方面，采用高效的算法来加速仿真计算。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：传统的船舶电站仿真训练系统开发成本高、周期长，程序的可移植性与模型间的独立性均较差，软件资源不易共享。另外，由于船舶电站部分技术参数不易获取，不利于模型参数的确定。
针对这些缺点，本发明的目的是提供一种船舶电站仿真训练系统，将以模块化建模技术为基础，实现船舶电站主要模块的模型库设计；通过对系统辨识算法进行研究，对部分船舶电站系统模型参数进行辨识，基于仿真支撑环境SimuEngine开发电站仿真模型；最后采用触摸屏、PLC和电站控制台实现船舶电站模拟训练系统。此目的是通过如下方式实现的：
一种船舶电站仿真训练系统，包括：电站仿真模块，人机交互系统/触摸屏和网络接口系统/PLC，所述电站仿真模块和人机交互系统通过网络接口系统连接；所述电站仿真模块包括仿真支撑环境和仿真模型；所述仿真模型包括设备模块、逻辑控制模块和功能模块；设备模块，用于描述子系统中各个设备的动态特性；逻辑控制模块，用于模拟船舶电站系统的操作使用中的各逻辑控制过程；功能模块，用于完成某种独立功能的子系统。
进一步地，所述功能模块根据系统运行时的工作记录或试验数据，获得其相关参数的外部特征，采用系统辨识理论对模型参数进行辨识，得到功能模块的仿真模型。
进一步地，所述逻辑控制模块根据系统运行时的工作记录或试验数据，获得其相关参数的外部特征，采用系统辨识理论对模型参数进行辨识，得到逻辑控制模块的仿真模型。
进一步地，所述设备模块根据系统的工作记录或试验数据，获得其相关参数的外部特征，采用系统辨识理论对设备模型参数进行辨识，得到设备模块的仿真模型。
进一步地，所述人机交互界面采用触摸屏设计，包括船舶电站设备对象模块的操作界面、控制系统界面、故障设置界面。
进一步地，所述网络接口系统采用PLC设计。
本发明相比现有技术，其有益效果是：
(一)采用触摸屏与PLC开发船舶电站仿真训练系统，提高了模型开发效率，降低了开发成本；
(二)采用模块化设计，提高了船舶电站仿真模型的可移植性与模型间的独立性；
(三)结合船舶电站控制台与电站仿真模型参数辨识的方法，提高了船舶电站模拟器设备参数显示的真实感。
附图说明
图1船舶电站仿真系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例来对本发明进行详细说明。
船舶电站是一个产生、传输、分配和消耗电能的系统。这个系统主要由按照一定的方式连接的电源装置、配电装置、船舶电网和用电负载组成。船舶电站仿真训练系统原理如图1所示。
船舶电站仿真训练系统由人机交互界面/触摸屏、电站仿真模块、网络接口系统/PLC和电站控制台组成。根据船舶电站系统的特点，可将船舶电站仿真模型划分为众多子系统，通过对子系统的分析可将模块分为三部分：设备模块、逻辑控制模块和功能模块。设备模块描述子系统中各个设备的动态特性，其模块方程描述的是本设备内部的动态特性，完全独立，模块内部的修改对其它模块没有影响。另外，有关故障模拟的设置在设备模块中加以考虑，并留出相应的接口和故障模拟变量。功能模块所对应的子系统是可完成某种独立功能的子系统，如发电机、锚机负载等，用于描述一个子系统的动、稳态特性及功能，实际意义比较明确。逻辑控制模块包括船舶电站系统的操作使用中存在着大量控制、自动保护、报警等逻辑过程，在模型中编制相应的逻辑控制模块。例如，在整个船舶电站系统中，存在发电机的启动、停止、反转、加减速、联锁保护等逻辑控制过程，通过增加相应的逻辑控制程序来实现。
建立船舶电站仿真训练系统的仿真模型，部分设备的相关参数，如电机的励磁特性、柴油机的调速特性、蓄电池的充放电特性等，根据这些设备运行时的工作记录或试验数据，获得其外特性，采用系统辨识理论对设备模型参数进行辨识，得到与实际设备外特性基本相符 的数学模型。完成船舶电站仿真模型库后，将模型转化为基于某种特定算法的仿真程序(仿真代码)。人机交互界面主要用于对船舶电站仿真训练系统所有电站控制台的实时监控，并结合船舶电站仿真模块对一些典型的故障特征进行模拟，在特定条件下(当脱开电站控制台时)实现软件界面操作功能，主要包括各种船舶电站设备对象模块的操作界面、控制系统界面、故障设置界面等。另外，由于船舶电站仿真训练系统中包含大量电站控制台及部分实装设备，采用网络接口系统与电站仿真模块共同构成了半实物仿真训练系统，解决了计算机仿真过程的实时性问题。
上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (4)
1.一种船舶电站仿真训练系统，其特征在于，包括：人机交互界面/触摸屏、电站仿真模块，网络接口系统/PLC以及电站控制台，所述电站仿真模块和电站控制台通过网络接口系统连接；
所述电站仿真模块包括仿真支撑环境/SimuEngine和仿真模型；
所述仿真模型包括设备模块、逻辑控制模块和功能模块。
2.根据权利要求1所述的船舶电站仿真训练系统，其特征在于：所述电站仿真模块根据系统运行时的工作记录或试验数据，获得其相关参数的外部特征，采用系统辨识理论对模型参数进行辨识，得到电站仿真模块的仿真模型。
3.根据权利要求1所述的船舶电站仿真训练系统，其特征在于：所述人机交互界面采用触摸屏设计，包括船舶电站设备对象模块的操作界面、控制系统界面、故障设置界面。
4.权利要求1所述的船舶电站仿真训练系统，其特征在于：所述网络接口系统采用PLC设计，通过PLC，船舶电站控制台与船舶电站仿真模块构成了半实物仿真训练系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510397327.1A CN106325098A (zh) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | 船舶电站仿真训练系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201510397327.1A CN106325098A (zh) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | 船舶电站仿真训练系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106325098A true CN106325098A (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=57725536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510397327.1A Pending CN106325098A (zh) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | 船舶电站仿真训练系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN101819441B (zh) * | 2010-04-16 | 2011-08-10 | 大连海事大学 | 一种船舶主动力与操纵综合优化控制硬件在环仿真系统 |
| CN204807956U (zh) * | 2015-07-01 | 2015-11-25 | 中国人民解放军镇江船艇学院 | 船舶发配电装置仿真训练系统 |
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2015
- 2015-07-01 CN CN201510397327.1A patent/CN106325098A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| 邹成等: "基于LabVIEW船舶电站仿真训练系统设计", 《防爆电机》 * |
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