Gastops为USS Makin Island开发和测试推进控制算法

挑战

开发USS Makin Island的推进控制算法

解决方案

使用MATLAB和Simulink使用模型的设计来模拟船舶的主要系统,开发和验金宝app证控制算法,并为车载培训和HIL测试设置生成代码

结果

  • 模拟时间减少三分之二
  • 早期确定的关键设计问题
  • 模型重复使用多次

“在建造之前,我们通过模拟复杂的海洋和飞机系统来缓解风险。为了降低成本,我们在整个开发中使用Matlab和重用模型自动化模拟。通过Simulink和Simscape Electrical中的模拟了解多域系统对我们的业务非常宝贵。“金宝app

肖圈,麦干
美国马克林岛。

USS Makin Island(LHD 8)是一个双轴两栖攻击船,在与美国海军的活动服务中。Makin Island可以携带和推出几十辆直升机和着陆工艺,近850英尺长而且具有超过40,000吨的全部位移。与早期的蒸汽动力船舶不同,Makin Island采用混合电动推进系统,用于高速行驶和电动机的燃气轮机,用于高效的低速操作。新推进配置有两个35,000个BHP燃气轮机,两个5000 BHP AC电动机和六个柴油发电机。

Gastops用Matlab使用基于模型的设计®和模拟金宝app®为了模拟LHD 8推进装置,开发其控制算法,模拟电力发电和分配系统,并为机械控制系统的实时硬件(HIL)测试创建模拟器刺激器系统。这种方法使团队能够在海上试验开始之前识别潜在的问题。

“随着Matlab和Simulin金宝appk,我们可以在设计阶段提前纠正问题,”施工局技术与工程服务副总裁Shaun Horning说。“在船舶建造之前,我们可以分析崩溃的船场,前进和其他演动,并产生一套预期的结果,以与实际的海洋试验结果进行比较。”

挑战

机械控制系统(MCS)乘坐LHD 8控制推进系统,包括电动机和燃气轮机驱动模式之间的过渡,以及20多个主要船舶系统。完全,MCS具有超过10,000个输入和输出信号。

为了开发复杂的一类推进系统的控制算法,铸造需要一种精确的工厂模型。后来,扶手需要运行参数研究,模型电力发电和分布,为HIL测试设置生成代码,并为车载训练系统创建模拟引擎。基金会需要一个灵活的多麦田建模和仿真环境,支持所有这些活动。金宝app

解决方案

Gastops使用基于模型的设计与Matlab和Simulink,以加速LHD 8开发和分析项目金宝app。Gastops工程师开发了一种推进系统的Simulink模型金宝app,包括船体,螺旋桨,轴系,齿轮箱,电机,发电机和燃气轮机的子模型。

许多这些子模型来自一个Simulink库的参数化组件,即Gstops为类金宝app似项目开发了。其他OEM作为Matlab或Fortran代码提供,并集成到Simulink推进模型中。金宝app

Gastops在Simulink和StateFlow中建模了机械控制系统金宝app®,使用状态转换图来描述驱动模式转换。

工程师进行了广泛的测试计划,其中Matlab脚本用于在各种环境条件下发射模拟船舶运动的结果。金宝app在参数研究中,进行了螺旋桨效率,船体阻力和其他关键值的扫描,以评估MCS性能和鲁棒性。

对于电气设备,该团队使用Simulink和Simscape电气™来模拟六个柴油发金宝app电机,八个变压器,众多智能断路器和分配系统,以及电动机和其他负载。他们执行了模拟以评估对短路,发电机故障和各种故障条件的系统响应。

GaStops在Simulink中使用其他机械系统的型号和电厂模型的组合元件,并使用了Simulink Coder™来生成实时HIL测试设置的代码。金宝app它们通过创建基于泵,阀门,风扇和其他组件的预定义操作参数生成Simulink模型的MATLAB函数来简化此过程。金宝app

稍后,团队扩展了MCS测试模型,以支持大约100个不同的系统和组件故障的模拟,并使用Simul金宝appink编码器为板载训练系统生成C代码。金宝app

MCS现已在美国Makin Island乘坐服务。

结果

  • 模拟时间减少三分之二。“在获得任何有用的仿真结果之前,公司花费六个月或更长时间的型号和其他复杂系统并不罕见,”角圈说。“使用Matlab和Simulink金宝app与我们开发的库和脚本,我们可以在两个月或更短的时间内进行仿真结果,这在设计过程中可能是一个巨大的优势。”

  • 早期确定的关键设计问题。“我们的模拟显示,在从涡轮机电力到电力的过渡中,涡轮机提供的功率大得多,而在其冷却期间的电力大致增加,”喇叭解释道。“金宝appSimulink使我们和客户能够了解系统在船舶建立之前的表现方式。”

  • 模型重复使用多次。“我们的推进和电气系统模型基于Simulink Library元素,”角圈说。金宝app“我们广泛地重复使用这些模型的元素来验证控制器设计,为HIL测试生成代码,并创建板载培训环境的核心。”

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