摘 要

随着科学技术的进步海权战略的大力实施推动了船舶技术的快速发展。自动化技术船舶系舶作业是中国海上交通运输发展的主要因素。自动化技术在国内海上运输事业的快速发展下也得到了很大改善，不仅大大提高了船舶公司的经济利益，而且从科技、经济等多方面增强了我国实力。。

在本文中我将会做以下工作

（1）分别以船舶主机、冷却水作为控制对象，查阅相关资料，了解各种系统采用的控制方法及优缺点分析其特性；

（2）从开环控制、闭环控制的角度研究各种控制系统的控制特点；

（3）掌握PID经典控制算法的特点及其应用，并与其它控制方法进行比较；分析研究PID控制方法与各种现代控制方法的优缺点；最终得到不同特性的控制系统选用何种控制方法的结论与成果最终得到不同特性的控制系统选用何种控制方法的结论与成果；

（4）对未来船舶自动化技术的展望。

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　关键词：船舶主机 船舶冷却水 pid经典调控原理以及其他控制方法的应用及优缺点！

Summary

With the development of science and technology, the implementation of marine power strategy promotes the rapid development of ship technology.Automation technology is the main factor in the development of China's maritime transportation.With the rapid development of domestic maritime transportation, automation technology has also been greatly improved, which not only greatly improves the economic benefits of shipping companies, but also enhances the strength of China in terms of technology and economy.In this article I will do the following

(1) Taking the main engine and cooling water of the ship as the control objects respectively, consulting the relevant data, understanding the control methods used in various systems and analyzing their characteristics;

(2) To study the control characteristics of various control systems from the angle of open-loop control and closed-loop control;

(3) To grasp the characteristics and application of PID classical control algorithm and compare it with other control methods; to analyze and study the advantages and disadvantages of PID control methods and various modern control methods; and finally to obtain the conclusions and results of what control methods are selected for different characteristics of control systems;

(4) Prospect of future ship automation technology.

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Keywords: ship main engine ship cooling water pid classic regulation principle and other control methods application and advantages and disadvantages!

目录

第一章 绪论 1

1.1船舶自动化系统特性与控制方法研究目的与意义 1

1.2国内外的研究现状分析 2

第二章对船舶船舶自动化系统特性与控制方法研究的具体对象进行分析研究其特性 2

2.1对船舶主机系统特性进行分析并研究其特性 2

2.2传统船舶主机冷却水出口温度控制系统 13

第三章 开闭控制闭环控制的角度分析控制特点 20

3.1.开环闭环控制角度分析控制特点 20

第四章 分析pid和现代控制方法的区别 22

4.1控制方法特点的大体分类 22

4.2 PID控制方法和现代理论控制方法的区别 24

第五章 总结与展望 24

第一章 绪论

1.1船舶自动化系统特性与控制方法研究目的与意义

自哥伦布发现新大陆以后，海上运输业不断发展，并成为沿海国家经济发展的重要推动力量，为推动远洋运输业的发展，造船业随之兴起，船舶总吨位、数量成为一个国家远洋运输能力的象征， 然而，受制于技术等多方面因素的共同影响，远洋运输行业发展速度较陆上运输发展缓慢。随着电子信息技术在多行业中的快速渗透，船舶设备自动化、信息化水平持续提升，为远洋运输行业发展注入了新的动力。对于全球来说，船舶自动化技术已经是一个新兴的行业，它也是一个很有前景的产业之一在海洋方面。从1980年以后，外国的海洋事业正是风生水起的时候，飞速发展起来的也包括国际贸易，这在设备的研发方向形势一片大好，由于数十年的历史进程，打下了坚定的的基础，本质上的改变正是船舶自动化方面的现阶段目标，船舶自动化已经是一个常态了，人民的愿望被实现。事业的快速发展是必然趋势，尤其是像我国这样海岸线长的国家，更应该注重船舶自动化的发展，这也给船舶自动化技术提出了更高的要求。21 世纪以来我国船舶行业一直处在高速发展状态，不断地学习国外的先进技术，消化、吸收、 再结合实际进行自主研发，但是部分核心技术还是掌握在国外一些企业的手中，我国实现掌握船舶自动化核心技术要走的道路还很长。在航海的安全方面也是非常重要的，船舶自动化技术把这个大大的提高了，与之一起发展的还有生产率，促进经济效益的增长。在目前全球发展航海事业的前提下，我国必须加强对船舶自动化的研究，只有掌握核心技术才能实现海洋强国战略，增强我国的海洋综合实力。

自动化的集中思想是有效地启动船舶，节省了很多的人力物力，船舶的正常工作没有被影响，在对船舶的完整性关于船舶的自动化。在同一时期，在技术方面，自动化技术完全可以被人类技术取代。部分传统船舶自动化技术都十分的简单，包括：机器自动化、导航自动化、自动操舵工具、无人值守机舱等。有三个发展的阶段在船舶自动化的历史进程中：第一，在电厂自动化期间，自动化是通过安装不同的设施和工具来管理的。虽然有一些效率，自动化，在此方案的基础上，船舶设备的整体有效通信很难实现分布式信息的采集；第二，在机舱自动化期间，聚集性的监控系统被使用，可以在夜间不受监控的情况下进行操作，但整艘船都接收一台计算机在出现错误时执行自动控制，会造成米诺骨牌效应；第三，自20世纪90年代以来，在全船自动化的时候，有更高的要求关于海上运输对安全和环保，具有更先进功能的电子模块已被当前船舶技术所接，但是要注意自动化环境的爱护。环保方面也对船舶提出了更高的标准，海域违法者众多，工作安全是重中之重，因此船舶设备必须具有良好的防护功能，防止安全事故的发生，二是及时纠正船舶故障。因此，目前发展发展低成本的设备是非常所必须的。

1.2国内外的研究现状分析

随着经济的发展和造船科学技术的进步，越来越多的自动化技术得到了应用。此外，自动化技术在船舶建造中的应用和发展仍然是一个需要进一步研究和探讨的课题，随着互联网技术的发展，智能设备有了长足的进步。尤其是近年来，随着互联网技术进步，智能设备取得了长足的进步。人工智能、遥控系统精确定位等技术在人们生活中更为普遍，必将在船舶自动化技术的发展中有重大应用，自动化技术的发展和创新的进步，为自动化技术在船舶生产中的使用中发挥了更大的空间。随着信息技术浪潮在世界范围内的蔓延，航运业的竞争越来越强烈，大型船舶的发展趋势日益明显，环境保护和高效运行是不可改变的。船舶技术向信息、智能化、集成化方向发展，网络化、数字化，有一个趋势出现了有越来越多的船东选择高科技智能船舶，这也将促进船舶自动化整体水平，基于海洋和沿海信息的整合，也将适用于航运。　

第二章对船舶船舶自动化系统特性与控制方法研究的具体对象进行分析研究其特性

2.1对船舶主机系统特性进行分析并研究其特性

船舶主机为船舶动力推进装置推动船舶前进。船舶主机自动化系统有轨道供油喷射系统系统和船舶主机遥控系统等系统接下来我主要对轨道供油系统和主机遥控系统进行分析.
船舶有轨道供油喷射系统：为了提高冷起动发动机的工作性能，并便于在改变不同的工作条件时精确控制燃油喷射量，应铁路燃油的完全喷射可能导致对整个轨道压力调节器的精确控制，控制整个循环中的燃油喷射量、数量一次喷射和多次喷射期间的喷射时间显著提高了柴油机的经济性，还有其他的排放性。轨道交通压力的一般控制是共轨系统控制策略的重要组成部分，它包括控制轨道运输中的压力和控制轨道压力的稳定性，柴油机可以快速建立高启动压力，当轨道压力切换到工作状态时，轨道压力能迅速跟随目标值。控制轨道压力的稳定性意味着，柴油机的实际轨压保持在接近目标值。即，当柴油机在规定的工作条件下运行时，在每次喷射和泵送过程中，履带压力的变化应尽可能小。在传统的轨道压力控制PID的基础上，提出了考虑元件泄漏和油液补偿的正向控制算法，并对油泵试验台和整车进行试验，以减小轨道压力的变化范围，以及作为一个整体的发动机管理的管理策略和效果应考虑到不同的工作条件。

1 共轨系统数学模型

普通高压轨系统的结构如图2.1所示，其基本工作原理是控制高压油量，由全轨高压泵供给，保证系统能定期定量地向各喷油器输送燃油，指的是高压泵、总轨道、喷油器等。在提取牵引压力传递函数时，最先考虑的元件，就是对轨道压力有重大影响的

比例电磁阀的运动方程为

22d d myk x M FFF t =−−。

（1）式方程中的符号以及代表的意义

电磁阀一般采用 PWM驱动，当电压 e被重新加载以后，电磁阀线圈的电路方程为 dd dd c c f ix e i R L K tt = ⋅ 。

（2）式中具体符号代表意义

如果时间t在（t dt）的时间内，则高压油泵的柱塞腔内的流量关系为 z zv zc zx zh QQQQQ = 。

1. 式中符号意义的具体表示

如果时间在 t 到（t dt）时间内，共轨管同样则共轨管内燃油的流动 量、压缩量和泄漏量之间的关系为[19-21] ()d d rail rail r ri rc rl VP Q Q Q Q Et ∑ = ∑ 。

4）式中符号的表示

从（ 1）到（4）使进行一个换算，也就是拉普拉斯线性变换，要想得到复数 S 的代数方程，需要把各微分方程变换，最后的表达方式为以传递函数得 ()1 22 0 0 0 21 dk KK GS SS ωεω ⋅ = ，

5） ()2 1 11 1 c cc R GS L S R S ω ⋅ == ，

6） () () 32111zfz c z fzc zfGSV S E K K KK S ξ ξ ω ⋅= ⋅ ⋅ =

7）()()040100131zcrail zc zpzc zc zpKGSV S E K K KKK S ξ ξξ ξξξ ω ⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅⋅⋅ = = 。

8） 式中的所有的符号以及含义

根据高压共轨系统连接的实际顺序，即。比例电磁阀、高压泵、共轨管、喷油器和共轨系统部件的连续方程，如所示图2.2，简化系统各部件的传递函数模型，并将这些参数输入到输运函数中，确定了高压共轨系统的输运函数方程，如方程（9）所示。() 32 0.7 0.00287 0.04 0.24 1 GS SSS =