“我们通过在建造复杂的海洋和飞机系统之前对其进行模拟来降低风险。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中的模拟来了解多域系统对我们的业务非常重要。”金宝app
肖恩·霍宁，加斯托普斯
美国海军马金岛号（LHD 8）是一艘双轴两栖攻击舰，在美国海军服役。马金岛长近850英尺，排水量超过40000吨，可搭载和发射数十架直升机和登陆艇。与早期同类蒸汽动力船舶不同，Makin岛采用混合电力推进系统，燃气轮机用于高速行驶，电动机用于高效低速运行。新的推进配置有两台35000马力的燃气轮机、两台5000马力的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Sim金宝appulink®对LHD 8推进装置进行建模并开发其控制算法，模拟发电和配电系统，并创建一个模拟器刺激器系统，用于机械控制系统的实时硬件在环（HIL）测试。该方法使团队能够在海试开始前识别潜在问题。
“有了MATLAB和Simulin金宝appk，我们可以在设计阶段的早期纠正问题，”GasTOPS技术和工程服务副总裁肖恩·霍宁（Shaun Horning）说，“在建造这艘船之前，我们可以分析倒车碰撞、提前碰撞和其他操作，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。MCS总共有10000多个输入和输出信号。
为开发该复杂推进系统的控制算法，GasTOPS需要一个精确的核电厂模型。之后，GasTOPS需要进行参数研究，对发电和配电进行建模，生成HIL测试设置代码，并为机载培训系统创建模拟引擎。GasTOPS需要d一个灵活的多领域建模和仿真环境，支持所有这些活动。金宝app
GasTOPS使用基于模型的设计，结合MATLAB和Simulink加速LHD 8的开发和分析项金宝app目。GasTOPS工程师开发了推进系统的Simulink模型，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。
其中许多子模型来自GasTOPS为类似项目开发的参数化组件Simulin金宝appk库。其他由原始设备制造商提供，作为MATLAB或Fortran代码，并集成到Simulink推进模型中。
GasTOPS在Simulink和Stateflow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并收集各种环境条件下模拟船舶操纵的结果。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性能金宝app和鲁棒性。
对于发电厂，团队使用Simulink和Simscape electrical™ 金宝app模拟六台柴油发电机、八台变压器、许多智能断路器、配电系统以及电动机和其他负载。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中将推进和电厂模型的元素与其他机械系统的模型相结合，并使用Simulink编码器™ 为实时HIL测试设置生成代码。他们通过创建MATLAB函数来简化此过程，该函数根据泵、阀门、风扇和其他部件的金宝app预定义操作参数生成Simulink模型。
后来，该团队扩展了MCS测试模型，以支持大约100种不同系统和部件故障的模拟，并使用Simul金宝appink编码器为机载训练系统生成C代码。金宝app
MCS现在在马金岛上服役。
模拟时间缩短了三分之二. 霍宁说：“公司在得到任何有用的仿真结果之前，花六个月或更长的时间对船舶和其他复杂系统进行建模，这并不少见。”。“使用MATLAB和Simulink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。”金宝app
早期发现的关键设计问题霍宁解释说：“我们的模拟显示，在从涡轮动力向电力的过渡过程中，涡轮提供的功率远远超过了冷却过程中的预期。Simulink使我们和我们的客户能够了解船舶建造前系统的性能。”金宝app
模型多次重复使用. 霍宁说：“我们的推进和电气系统模型是基于Simulink库元素的。”。“我们广泛地重用了这些模型的元素，以验证控制器设金宝app计，生成HIL测试代码，并创建机载训练环境的核心。”
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