“我们通过在建造之前模拟复杂的海洋和飞机系统来降低风险。为了降低成本，我们使用MATLAB自动化模拟，并在整个开发过程中重用模型。通过Simulink和Simscape Electrical中的模拟来理解多域系统对我们的业务来说是无价的。”金宝app
肖恩·霍宁，GasTOPS
马金岛号(LHD 8)是美国海军现役的双轴两栖攻击舰。马金岛号长近850英尺，满载排水量超过4万吨，可以搭载和发射数十架直升机和登陆艇。与早期的蒸汽动力船只不同，“马金岛”号使用混合电力推进系统，燃气轮机用于高速航行，电动机用于高效低速运行。新的推进配置有两台35000 BHP燃气轮机，两台5000 BHP交流电动机和六台柴油发电机。
GasTOPS采用基于模型的MATLAB设计®和仿真软金宝app件®为LHD 8推进装置建模并开发其控制算法，模拟电力发电和配电系统，并创建用于机械控制系统实时硬件在环(HIL)测试的模拟器-刺激系统。这种方法使团队能够在海试开始前识别潜在的问题。
“使用MATLAB和Simulin金宝appk，我们可以在设计阶段的早期纠正问题，”GasTOPS技术与工程服务副总裁Shaun Horning说。“在船体建造之前，我们可以分析倒车、前方碰撞和其他机动，并生成一组预期结果，与实际海试结果进行比较。”
LHD 8上的机械控制系统(MCS)控制推进系统，包括电动机和燃气轮机驱动模式之间的转换，以及20多个其他主要船舶系统。总的来说，MCS有超过10,000个输入和输出信号。
为了为这个复杂的、史无前例的推进系统开发控制算法，GasTOPS需要一个精确的电站模型。随后，GasTOPS将需要进行参数化研究，为发电和配电建模，为HIL测试设置生成代码，并为机载训练系统创建模拟引擎。GasTOPS需要一个灵活的多域建模和仿真环境来支持所有这些活动。金宝app
GasTOPS使用MATLAB和Simulink的基于模型的设计来加速LHD 8的开发和分析项目金宝app。GasTOPS工程师开发了推进系统的Simulink模型，包金宝app括船体、螺旋桨、轴系、变速箱、电机、发电机和燃气轮机的子模型。
这些子模型中的许多都来自于一个参数化组件的Simulink库，这个库是G金宝appasTOPS为类似项目开发的。其他则由原始设备制造商提供MATLAB或Fortran代码，并集成到Simulink推进模型中。金宝app
GasTOPS在Simulink和statflow中对机械控制系统进行建模金宝app®，使用状态转换图来描述驱动模式转换。
工程师们进行了广泛的测试程序，其中使用MATLAB脚本启动Simulink并收集在各种环境条件下模拟船舶机动的结果。金宝app在参数研究中，对螺旋桨效率、船体阻力和其他关键值进行扫描，以评估MCS的性能和稳健性。
对于电厂，该团队使用Simulink和Simscape electrical™对金宝app6台柴油发电机、8台变压器、众多智能断路器、配电系统以及电动机和其他负载进行建模。他们进行了模拟，以评估系统对短路、发电机故障和各种故障条件的响应。
GasTOPS在Simulink中将推进装置和发电厂模型的元素与其他机械系统的模型结合起来，并使用Simulink Coder™为实时HIL测试设置生成代码。金宝app他们通过创建MATLAB函数，根据预定义的泵、阀门、风扇和其他组件的运行参数生成Simulink模型，简化了这一过程。金宝app
后来，该团队扩展了MCS测试模型，以支持模拟大约100个不同的系统和组件故障，并使用Simul金宝appink Coder为机载训练系统生成C代码。金宝app
MCS目前在马金岛号上服役。
模拟时间缩短了三分之二．“在得到有用的模拟结果之前，公司花费六个月或更长时间来建模船舶和其他复杂系统并不罕见，”霍宁说。“使用MATLAB和Simulink金宝app以及我们开发的库和脚本，我们可以在两个月或更短的时间内得到仿真结果，这在设计过程中是一个巨大的优势。”
早期发现的关键设计问题．“我们的模拟显示，在从涡轮动力到电力动力的转换过程中，涡轮机提供的功率大大超过了冷却期间的预期，”霍宁解释说。“金宝appSimulink使我们和我们的客户能够在船建造之前了解系统的性能。”
多次重用的模型．“我们的推进和电气系统模型是基于Simulink库元素的，”Horning说。金宝app我们广泛重用了这些模型的元素，以验证控制器设计，为HIL测试生成代码，并创建机载训练环境的核心。”
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