本發(fā)明涉及船舶模擬操作系統(tǒng)，特別是涉及一種船舶電站仿真訓練系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

船舶電站負責輔助機械設(shè)備等全船用電設(shè)備的電力供應(yīng)，主要由原動機、發(fā)電機組和配電板及相關(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，很難獲取船舶電站的某些特性參數(shù)，但利用實船電站運行過程中記錄的設(shè)備在各工況下的運行數(shù)據(jù)，以及船舶電站系統(tǒng)理論知識，可以通過計算機仿真的方法，將船舶電站設(shè)備有關(guān)參數(shù)在各種工況下變化規(guī)律和運行曲線以圖像的形式直觀的顯示給船舶電氣管理人員，達到船舶電站模擬訓練的設(shè)計要求。船舶電站仿真訓練，首先要建立完善的船舶電站數(shù)學模型，但數(shù)學模型過于復雜將會導致系統(tǒng)仿真實時性降低，為使動力裝置仿真模型求解復雜程度在設(shè)計范圍內(nèi)，一方面，在不影響培訓效果的情況下，簡化船舶電站數(shù)學模型；另一方面，采用高效的算法來加速仿真計算。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：傳統(tǒng)的船舶電站仿真訓練系統(tǒng)開發(fā)成本高、周期長，程序的可移植性與模型間的獨立性均較差，軟件資源不易共享。另外，由于船舶電站部分技術(shù)參數(shù)不易獲取，不利于模型參數(shù)的確定。

針對這些缺點，本發(fā)明的目的是提供一種船舶電站仿真訓練系統(tǒng)，將以模塊化建模技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)船舶電站主要模塊的模型庫設(shè)計；通過對系統(tǒng)辨識算法進行研究，對部分船舶電站系統(tǒng)模型參數(shù)進行辨識，基于仿真支撐環(huán)境SimuEngine開發(fā)電站仿真模型；最后采用觸摸屏、PLC和電站控制臺實現(xiàn)船舶電站模擬訓練系統(tǒng)。此目的是通過如下方式實現(xiàn)的：

一種船舶電站仿真訓練系統(tǒng)，包括：電站仿真模塊，人機交互系統(tǒng)/觸摸屏和網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)/PLC，所述電站仿真模塊和人機交互系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)連接；所述電站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)中各個設(shè)備的動態(tài)特性；邏輯控制模塊，用于模擬船舶電站系統(tǒng)的操作使用中的各邏輯控制過程；功能模塊，用于完成某種獨立功能的子系統(tǒng)。

進一步地，所述功能模塊根據(jù)系統(tǒng)運行時的工作記錄或試驗數(shù)據(jù)，獲得其相關(guān)參數(shù)的外部特征，采用系統(tǒng)辨識理論對模型參數(shù)進行辨識，得到功能模塊的仿真模型。

進一步地，所述邏輯控制模塊根據(jù)系統(tǒng)運行時的工作記錄或試驗數(shù)據(jù)，獲得其相關(guān)參數(shù)的外部特征，采用系統(tǒng)辨識理論對模型參數(shù)進行辨識，得到邏輯控制模塊的仿真模型。

進一步地，所述設(shè)備模塊根據(jù)系統(tǒng)的工作記錄或試驗數(shù)據(jù)，獲得其相關(guān)參數(shù)的外部特征，采用系統(tǒng)辨識理論對設(shè)備模型參數(shù)進行辨識，得到設(shè)備模塊的仿真模型。

進一步地，所述人機交互界面采用觸摸屏設(shè)計，包括船舶電站設(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。

進一步地，所述網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)采用PLC設(shè)計。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，其有益效果是：

(一)采用觸摸屏與PLC開發(fā)船舶電站仿真訓練系統(tǒng)，提高了模型開發(fā)效率，降低了開發(fā)成本；

(二)采用模塊化設(shè)計，提高了船舶電站仿真模型的可移植性與模型間的獨立性；

(三)結(jié)合船舶電站控制臺與電站仿真模型參數(shù)辨識的方法，提高了船舶電站模擬器設(shè)備參數(shù)顯示的真實感。

附圖說明

圖1船舶電站仿真系統(tǒng)原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖通過實施例來對本發(fā)明進行詳細說明。

船舶電站是一個產(chǎn)生、傳輸、分配和消耗電能的系統(tǒng)。這個系統(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)和用電負載組成。船舶電站仿真訓練系統(tǒng)原理如圖1所示。

船舶電站仿真訓練系統(tǒng)由人機交互界面/觸摸屏、電站仿真模塊、網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)/PLC和電站控制臺組成。根據(jù)船舶電站系統(tǒng)的特點，可將船舶電站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)中各個設(shè)備的動態(tài)特性，其模塊方程描述的是本設(shè)備內(nèi)部的動態(tài)特性，完全獨立，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)是可完成某種獨立功能的子系統(tǒng)，如發(fā)電機、錨機負載等，用于描述一個子系統(tǒng)的動、穩(wěn)態(tài)特性及功能，實際意義比較明確。邏輯控制模塊包括船舶電站系統(tǒng)的操作使用中存在著大量控制、自動保護、報警等邏輯過程，在模型中編制相應(yīng)的邏輯控制模塊。例如，在整個船舶電站系統(tǒng)中，存在發(fā)電機的啟動、停止、反轉(zhuǎn)、加減速、聯(lián)鎖保護等邏輯控制過程，通過增加相應(yīng)的邏輯控制程序來實現(xiàn)。

建立船舶電站仿真訓練系統(tǒng)的仿真模型，部分設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，如電機的勵磁特性、柴油機的調(diào)速特性、蓄電池的充放電特性等，根據(jù)這些設(shè)備運行時的工作記錄或試驗數(shù)據(jù)，獲得其外特性，采用系統(tǒng)辨識理論對設(shè)備模型參數(shù)進行辨識，得到與實際設(shè)備外特性基本相符 的數(shù)學模型。完成船舶電站仿真模型庫后，將模型轉(zhuǎn)化為基于某種特定算法的仿真程序(仿真代碼)。人機交互界面主要用于對船舶電站仿真訓練系統(tǒng)所有電站控制臺的實時監(jiān)控，并結(jié)合船舶電站仿真模塊對一些典型的故障特征進行模擬，在特定條件下(當脫開電站控制臺時)實現(xiàn)軟件界面操作功能，主要包括各種船舶電站設(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，由于船舶電站仿真訓練系統(tǒng)中包含大量電站控制臺及部分實裝設(shè)備，采用網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)與電站仿真模塊共同構(gòu)成了半實物仿真訓練系統(tǒng)，解決了計算機仿真過程的實時性問題。

上述實施例僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。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，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。