1．目的及意义

由于能源匮乏和环保排放规则的实施,能源的节约和环境保护己经成为船舶相关行业考虑的重要问题。而柴油机作为船舶推进装置主机,其运行既要能保持良好工作性能,又要提高燃油的经济性并使污染最小。但这一目标的实现却十分困难,鉴于要考虑运行中不同的工况,要达到这些目标就更加困难。因此,使用用于性能预测的船舶动力装置的详细的数学模型,观测动力装置在各种严酷条件下的动态响应,显得尤为重要。但船舶推进装置结构复杂,可控参数多,传统的稳态分析，不能满足系统设计的需要。为此，研究能及时而准确的反映柴油机性能的实时仿真的数学模型，显得十分有必要，其能够更好地模拟柴油机在各个工况下的工作状态，为研发工作及设备管理，专业人员学习训练的提供帮助。

国内外的学者对关于船用柴油机的实时仿真建模方面的课题做了大量的研究与探索。钱跃华，龚嫚，朱骏等采用GT-SUITE 快速仿真计算模块，简化已有的柴油机一维性能仿真模型，使之成为可用于电控系统硬件在环系统测试所需的 GT-RT 实时仿真模型，在完成该实时仿真模型的精度和实时性验证后，开展了基于此实时模型的电控系统硬件在环测试试验。试验结果表明，该模型可正常接收和反馈正确的控制器指令和柴油机运行参数，满足电控系统硬件在环测试的试验要求。

张元涛，王凤霞，石为人等以6S60MC船用柴油机为仿真对象，融合传统柴油机的准稳态模型和容积法模型建模，介绍了大型低速二冲程船用柴油机动态过程实时仿真的平均值模型及建模方法.仿真结果表明，该模型具有较好的准确性和动态特性，可用于柴油机优化控制算法的设计、分析及仿真。

孙建波,郭晨,张旭,于洪亮针对现有船舶动力装置仿真模型在实时性和精度两方面无法兼顾的不足，提出了一种不牺牲精度又能满足实时性要求的建模和仿真方法。给出了大型船舶动力装置的零维仿真模型，模型包括 MAN Bamp;W 10L90MC 柴油机、NA70/T9 增压器、定距桨推进装置以及柴油机控制系统。仿真结果表明，稳态和动态工况特性与试航试验数据基本吻合，误差不大于 5％，模型可用于船舶动力装置的性能分析、预测和调速器系统的设计和优化。孙建波，郭晨利用准稳态、循环平均值等建模方法，给出了包含大型低速二冲程柴油机、轴系、螺旋桨和船体动力学的实时仿真模型。在螺旋桨特性计算中，提出了推力系数和转矩系数计算的简便算法，算法既能避免利用螺旋桨图谱的复杂计算过程，又能满足全工况范围的仿真需要。仿真程序是利用Vc 开发实现的。仿真结果表明，动力装置在稳态和变工况下的计算结果与实船试航数据能够较好的吻合。螺旋桨特性计算的简便算法可以应用于螺旋桨特性的分析和建模，仿真模型可用于动力装置 的性能分析、预测和调速器系统的设计和优化。

丁远皓对船用四冲程柴机及其控制系统进行了数学建模和仿真研究。利用模块化建模方法，构建了ＹＡＮＭＡＲ８Ｎ３３０Ｌ－ＧＷ型柴油机的循环平均值模型，ＵＧ－２５＋电子调速器的模型，以及柴油机安全保护模块的模型，并利用Ｖ〇Ｈ＊６．０完成了所构建的数学模型的计算，得出了四冲程柴油机的仿真结果。计算结果与台架试验数据的对比表明：仿真误差小于５％。证明所构建的数学模型能准确的描述四冲程柴油机及其控制系统的工作过程。在仿真界面的开发中，利用ＶＣ＋＋程序语言完成了四冲程柴油机及其控制系统的仿真界面的开发，仿真界面所具备的功能与实船一致。最后，将开发的船用四冲程柴油机及其控制系统的仿真模型移植到实验室现有的ＤＭＳ－２０１６轮机综合仿真平台中，实现了四冲程柴油机与全船其他系统的联动，以及二维界面与虚拟现实系统的同步运行，完善了轮机综合仿真平台的功能

哈尔滨工程大学的李敏清在基于dSPACE柴油机模型半物理实时仿真研究中软件环境下建立了型号柴油机的零维容积法仿真模型。然后在此基础上加入曲轴转角信号建立发动机分缸容积法模型，并对模型进行模型实时性优化。然后基于dSPACE 半物理仿真仿真平台，对建立好的实时仿真模型进行离、在线测试实验。对模型进行功能测试和参数校核，测试结果表明搭建的实时仿真模型能够和硬件ECU 有良好的匹配度 。将实时仿真模型与传统用于控制的分缸平均值模型进行实验对比分析，经过实时性优化后的分缸容积法模型具有良好的实时性，满足发动机控制系统半物理实时仿真需求。