1．目的及意义
1.课题研究的目的及意义

在研制现代飞机的过程中，变稳飞机已经成为研制飞机的综合试验方法的主要手段。变稳飞机，全称变稳定性飞机，又叫空中飞行模拟器。它是空中飞行模拟的专用载体，能够在飞行条件不变的情况下，通过特殊的电传操纵系统的作用，即通过调整变稳飞行控制律的参数，使飞机和系统的性能在较大参数范围内可变，必要时，座舱环境和飞行仪表也能改变。通过大范围调参的电传操纵系统，改变飞机的动态特性，从而在空中模拟其他飞机的操纵品质。

参考飞机的研发过程，同样可以开发出一种具有变稳定性的特种船只，即它可以通过软硬件的快速配置，模拟出不同吨位、不同动力、不同流线的各类船只，从而有利于船员培训、新型船舶的研发以及智能化程序在船舶上的应用。

电力推进作为未来船舶发展的重要趋势之一，同传统的机械推进方式相比，采用电力推进系统的船舶在经济性、振动噪声、船舶操纵、布置和安全可靠性等方面具有明显优点。电力推进船舶在整体控制方面响应快、爆发力强、可精确控制，有利于实现综合全电力推进系统(Integrated Full Electric PropulsionPower System，简称IFEPS或IPS )。可认为变稳船使用电力推进系统。

2.国内外研究现状

目前国内外暂无成熟的变稳船研究见刊，但是电力推进系统已经有了较长的一段发展历程。

船舶电力推进是以电动机带动螺旋桨推进船舶行驶的工作方式，至今己有近100年的历史。电力推进可以采用直流电动机，也可以采用交流电动机。若使用直流电机，船舶的机动性能良好，但维护保养难度大，另一方面直流电机体积庞大，重量亦很高。虽然交流电动机造价低、维护保养容易，体积和重量较直流电动机也小得多，但早期的交流调速使其在船舶机动性方面表现并不让人满意，基于这些因素，只有少量船舶采用电力推进。

自20世纪80年代以来，电力电子技术飞速发展，交流电动机的变频调速技术日渐成熟。在其机动性、可靠性和运行效率等方面都取得了突破性的发展。船舶电力推进展现出的广泛应用前景使得船舶电力推进技术的应用领域不断扩大。目前，世界上各大船用设备制造商都对其十分重视，相继推出各自的电力推进控制系统。可以说，电力推进表了未来船舶推进系统的一个重要发展方向。

1990年，ABB芬兰分公司I.5MW的Azipod用于“SEILI”号航道工程船开创了吊舱式电力推进的先河。此后，瑞典Kmawea公司和法国Alstom公司合作开发了Mermaid吊舱推进器;德国Sehottel和Siemens公司研制成功Siemens—Sehottel Propulsor(SSP)吊舱推进器:荷兰Wartsila(LIPS)公司和德国SAM电子公司开发了Dolphin吊舱推进器。这四种目前都己有实船营运经验，形成了各种功率的产品，截止2004年11月，仅ABB公司就有141套订单，总功率1500多兆瓦。据统计，新建的客轮、渡轮与破冰船等约有30%左右采用电力推进。2003年，日本Kawaskai重工集团推出了Podpeller吊舱推进器，法国DGN和美国EBC也都在加紧发展自己的吊舱推进器产品。吊舱式推进系统最成功的例子是CARNVIAL游轮公司的豪华邮轮“Pardaise"号，该船总吨位为74000吨。经海上航行证明，其速度、燃油消耗率和操纵性能都获得了提高，推进效率比以前的同类型邮轮提高了8个百分点，一周可以节省40吨燃油，全速回转半径减少了30%，急停距离缩短。目前，吊舱式电力推进己成新建豪华邮轮的标准配置。

在国内，2002年12月17号，广船国际为中远广州公司建造的半潜船“泰安口”号正式交付使用。该船采用6600V中压电力系统和两套IPS-5吊舱式电力推进系统代替传统的大型主柴油机、巨型舵叶，轻巧的螺旋桨可360度回转，使船舶能够在极小的回旋半径和范围内灵活操纵。这是中国自己建造并投入营运的第一艘具有极高商业价值和广阔市场前景的海洋工程大型特种船舶。目前，它的姊妹船“康盛口”号也已经投入运行。上海爱德华船厂己把额定功率为5.1MW的SSP推进器系统安装在由瑞典船东定购的“帕劳斯佩拉”号化学品运输船上。由上海船舶研究设计院设计，江南重工建造的科学考察船于2005年在南海运行，采用CompactAzipod推进系统，这是中国设计的第一条采用Azipod电力推进的船舶。CompaetAzipod电力推进系统在2004年5月19日还获得了铁道部二艘15000吨级烟大火车轮渡船的订单，该船也由上海船舶研究设计院设计，天津新港船厂建造，己在2006年建成使用。2004年3月17号，浙江船厂获得了法国船东GroupeBourbon建造4艘采用ABB公司电力推进系统平台供应船的订单。但是，国内目前建造的电力推进船舶都是直接从国外引进成套的推进系统，还没有能力生产具有我国自主知识产权的电力推进设备。因此，众多与船舶类相关院校、科研院所都紧跟国际形势，相继展开了船舶电力推进方面的研究，但大都处于理论研究与实验阶段。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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一.研究的基本内容和目标

变稳船的设计目的在于精确模仿其他船只的动态特性，因而船舶电力推进系统是研究的重要内容之一。电力推进系统基本由机械原动机（柴油机、燃气轮机或核动力）构成，用以驱动交流发电机，发电机再为推进电动机提供动力。研究要求查阅大量文献与资料，对船舶运动有足够了解，能够对船舶进行动力分析，了解电力推进系统各结构组成可选类型，并对各部分可选类型比较选择，使用合适的控制方法来控制船舶各个动力之间的分配，以达到模拟其他船只的目的，最终在MATLAB中仿真验证。总体技术方案如下图所示。