开题报告-船用自动供水（油）系统设计

开题报告 电气工程及自动化 船用自动供水（油）系统的设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义：
船用自动供水（油）系统中水（油）路的压力是系统工作的重要参数。精确控制水（油）路压力，对于提高供油水系统的动力、减少故障的产生等方面都有着重要的意义。如果自动供水（油）系统压力过高将会加快水泵的转速，导致惯性损失；
如果自动供水（油）系统压力过低，水泵的转速随之下降，水（油）在低压时流动慢，其流动性变差，使供应量不足，使得热损失增加，燃料消耗增大，使得燃烧恶化，整机性能变坏。

在20世纪船用自动供水（油）系统压力控制技术得到了飞速发展，目前国内采用供水（油）设备电控柜，除采用继电接触器控制方式外，大致有以下三类：
（1）逻辑电子电路控制方式：
　　这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节。往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频工作 状态的方式。因此控制精度较低、水泵切换时水（油）压波动大、调试较麻烦、工频泵启动时有冲击、抗干扰能力较低，但成本较低。

（2）单片机电路控制方式：
　　这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、不同供水（油）情况时调试较麻烦，追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便。电路的可靠性和抗干扰能力都不是很高。

（3）带PID回路调节器和可编程序控制器（PLC）的控制方式：
　　此时变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现无极调速，从而使管网水（油）压连续变化。传感器的任务是检测管网水（油）压。压力设定单元为系统提供满足需要的水（油）压期望值。压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由PID回路调节器内部进行运算后，输入给变频器一个调速信号。

虽然采用带PID回路调节器和/或可编程序控制器（PLC）的控制方式此类电动控制系统的控制精度和效果可以在一定程度上满足船舶运行的需求，但是并不说明这种控制方式是完美无缺的。新型变频调速供水（油）设备系统开发周期比较长，对操作员的素质要求比较高，可靠性比较低，维修不方便，且不适用于恶劣的工业环境。

目前，船用自动供水（油）系统大多采用的是继电控制系统的供水（油）设备，针对传统的继电控制系统的供水（油）设备的不足之处，国内外一些生产厂家纷纷推出了一部分新型产品。这些产品将变频器以及简易可编程控制器的功能都综合进控制系统，形成了带有各种应用宏的变频器，由于PID运算在变频器内部，这就省去对可编程存控制器存贮容量的要求和对PID算法的编程，而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法。所以使水（油）压的调节十分平滑，稳定。同时，为了保证水（油）压信号反馈信号值的准确、不失信，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试非常简单、方便。随着科技的发展，相信在不久的将来船用自动供水（油）系统将会由变频器控制来取代。

鉴于此，决定利用继电控制系统来控制自动供水（油）系统。这类自动控制系统结构电路简单、功能针对性强、价格较低、实用性强，符合目前船舶电气的发展现状。以继电器和接触器为主的电气设备具有可靠性、抗干扰性等特点，所以在船舶电气中仍是主流元器件。通过这些电器元件实现了船舶电气、电机拖动的自动控制，让船舶在正常航行的同时，确保了船舶的安全性、可靠性、简单性及现代特色。

本课题以现代船舶普遍应用自动供水（油）系统为模型，重点研究自动供水（油）系统的自动控制方法及手动控制方式设计。船用自动供水（油）系统是船舶辅机自动控制系统的重要组成部分，也是轮机自动化的重要部分。研究船用自动供水（油）系统，顺应数字化时代控制系统发展的潮流，对于节约能源、降低运输成本、提高船舶安全性和可靠性以及促进轮机综合状态监控和故障诊断系统的发展具有重要的意义。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
（1）查找相关资料，熟悉现有的船用自动供水（油）系统的发展情况。

（2）熟悉船用自动供水（油）系统的情况，提出新的控制方案。

（3）进行船用自动供水（油）智能控制系统的设计。

（4）总结得出结论。

三、研究步骤、方法及措施：
步骤及方法：
(1)了解传统船用自动供水（油）系统的控制技术。

(2)分析相关的船用自动供水（油）系统的控制技术。

(3)船用自动供水（油）智能控制系统设计。

(4)分析控制效果。

(5)总结得出结论。

措施：图书馆查找相关的书籍、期刊、杂志等，通过上网寻找相关的一些资料，查看当代对该技术的研究成果和最新的动态。然后通过对这些资料的学习和研究进一步的熟悉和理解设计所需的相关知识。在设计过程中及时与指导老师探讨，对不了解的问题及时向老师请教。

四、参考文献：
[1]Zhang Tao, Li Y C. A Fuzzy Smith Control of Time-Varying Delay Systems Based on Time-Delay Identification . International Conference on Machine Learning and Cybernetics [J].UK,2003:78～81. [2]Claudio Scali,Maurizio Rossi.Advances in Industrial Control[M].Italy,2010(2). [3]费千.船舶辅机[M].大连:大连海事大学出版社,2000(3). [4]刘国平.船舶电气与通信[M].北京:海洋出版社,2010. [5]谭仁臣.船舶辅机与轴系[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2003. [6]刘国平.渔船轮机及电气设备[M].北京:海洋出版社,2004. [7]施春红.船舶电气设备及自动控制[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2002. [8]朱建元.船舶柴油机[M].北京:人民交通出版社,2004. [9]凌玉华.单片机原理及应用系统设计[M].长沙:中南大学出版社,2006. [10]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,1992. [11]王永华.现代电气控制技术及PLC应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

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