论文题目: 液货船货油装卸系统仿真及软件开发
论文类型: 硕士论文
论文专业: 船舶与海洋结构物设计制造
作者: 杨立
导师: 林焰,纪卓尚,陈明
关键词: 液货船,货油装卸,建模,仿真,自动控制,面向对象,软件
文献来源: 大连理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文针对45000DWT成品油船研究货油装卸系统仿真,设计开发货油装卸系统仿真软件。 货油装卸系统是一个复杂、庞大的系统,其由许多保护子系统和安全子系统构成,如货油装卸系统、惰气保护系统、液位测量系统,高位及高高位报警系统等。由于货油装卸系统的相关子系统众多,各子系统之间的逻辑关系复杂,且目前还没有达到微机参与管理的集中自动控制的程度,所以研究货油装卸系统仿真是对货油装卸系统自动化、智能化的探索,通过计算机编程将装卸、惰气、液位、蝶阀、油气和装载计算等子系统集成一体,形成单一综合操作系统,并实现系统连锁、自锁和防止误操作,由微机自动采集装卸作业过程的各有关参数(液面高度、惰气含氧量、温度和压力等),经过智能模块分析判断后,由相应的执行单元自动完成操作(故障处理与报警等应急措施),并在货油装卸过程中根据采集到的有关参数实时计算并监控船体所受的应力、应变和浮态等,用此指导货油装卸操作过程。可见,货油装卸系统仿真软件的研究,对于提高液货船装卸油自动化和智能化方面有着重要的意义。本文主要研究内容包括以下几点: 1.阐述分析了“系统”、“模型”和“仿真”的概念,以及三者之间的关系,论述了仿真的分类,系统仿真的意义和一般研究步骤。 2.针对45000DWT成品油轮的货油装卸系统,分析了货油装卸系统及相关系统的功能模型和工作原理。 3.研究并建立了货油装卸系统及相关子系统各控制单元的数学模型,包括货油泵、货油阀的模型,货油舱的模型,以及系统信号采集、故障树检测模型,船舶的浮态和总纵强度模型。基于TCP/IP协议建立了货油装卸系统分布式与服务器/客户端的混合网络应用模型,将系统分解成监控服务器、装载服务器和控制仿真客户端三个组成部分。 4.用现代软件工程方法的面向对象技术、模块化设计方法、UML工具等对货油装卸及相关系统的数学模型进行分析、整理,建立货油装卸自动化仿真系统的OOP软件模型。 5.借助VB6.0集成编程环境,开发了货油装卸自动化仿真软件的图形用户界面,开发并调试完成了系统的全部功能模块。所开发的系统能够完成多种货油装卸方案作业的自动化仿真和货油装卸操作的控制仿真,实现了系统的故障检测,故障报警、自锁、互锁和防止误操作等功能,并且能够进行船舶在货油装卸操作过程中的浮态和总纵强度的实时仿真和监测。
论文目录:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 系统、模型与仿真
1.2 系统仿真的分类
1.2.1 根据模型的种类分类
1.2.2 根据仿真时钟与实际时钟的比例关系分类
1.2.3 根据系统模型的特性分类
1.3 数学仿真的一般过程
1.4 仿真技术应用
1.5 液货船货油装卸系统仿真国内外研究概况
1.6 论文意义和主要工作内容
1.6.1 论文意义
1.6.2 主要工作内容
2 货油装卸及相关系统原理简述
2.1 货油装卸系统
2.2 惰气系统
2.2.1 惰气系统概述
2.2.2 惰气系统装置及系统组成
2.3 液位测量系统
2.3.1 液位测量系统的功能
2.3.2 液位测量系统的原理
2.4 高液位和高高液位报警系统
2.5 货油、压载阀门遥控系统
2.6 货油液压控制系统
2.7 油气回收系统
2.8 货油舱透气系统
2.9 扫舱系统
2.10 洗舱系统
3 货油装卸自动化仿真系统数学模型
3.1 货泵数学模型
3.1.1 离心泵扬程
3.1.2 管路的Q-H特性
3.1.3 离心泵工况点的确定
3.2 货油舱模型
3.3 货油阀控制模型
3.4 系统状态检测模型
3.5 船舶状态模型
3.5.1 船舶浮态数学模型
3.5.2 船体总纵强度数学模型
3.5.3 船舶状态仿真流程
3.6 仿真系统整体结构模型
3.6.1 仿真系统分布式网络模型
3.6.2 分布式仿真要素
3.6.3 仿真系统数据流图
4 货油装卸自动化仿真系统建模
4.1 面向对象的设计与分析方法
4.1.1 基本概念
4.1.2 面向对象的分析设计(OOAD)
4.2 统一建模语言(UML)
4.2.1 UML结构和组成元素
4.2.2 使用UML进行软件系统建模
4.3 货油装卸自动化仿真系统软件建模
4.3.1 货油装卸自动化仿真软件的功能分析
4.3.2 系统类的定义及对象的说明
4.3.3 类与对象的关系结构
4.3.4 系统的动态模型
4.3.5 构造系统的实现方式图
5 货油装卸自动化仿真系统软件实现
5.1 程序设计工具简介
5.2 货油装卸自动化仿真系统软件实现
5.2.1 信号采集服务器
5.2.2 装载计算服务器
5.2.3 仿真主控制台
5.2.4 货油装卸仿真控制窗口
5.2.5 系统故障显示窗口
5.2.6 浮态强度实时仿真窗口
5.2.7 软件系统帮助窗口
5.3 基于AutoCAD20002的完整稳性校核程序
5.4 货油装卸自动化仿真实例
5.4.1 母型船数据
5.4.2 货油装卸自动化仿真操作
结论
参考文献
攻读硕士学位期间科研及奖励情况
致谢
大连理工大学学位论文版权使用授权书
发布时间: 2005-05-13
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