某大型水面艦艇動(dòng)力系統(tǒng)由增壓鍋爐、汽輪機(jī)、傳動(dòng)設(shè)備、螺旋槳（定距槳或調(diào)距槳）以及艦船本體所組成。由于它本身是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，無(wú)法用常規(guī)的分析方法計(jì)算它在各種機(jī)動(dòng)工況下的動(dòng)態(tài)特性，而借助于陸上試驗(yàn)和海上試驗(yàn)則費(fèi)時(shí)長(zhǎng)、投資多、風(fēng)險(xiǎn)大、且受到各種條件的限制。為此，采用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)的手段，對(duì)其總體性能進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估。

二、仿真系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　以PC機(jī)和局域網(wǎng)為硬件基礎(chǔ)，基于SimuWorks開(kāi)發(fā)和運(yùn)行，儀表顯示及操作界面用人機(jī)界面軟件SimuMMI實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如下圖所示：

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

三、系統(tǒng)建模過(guò)程

　　下面以增壓鍋爐系統(tǒng)為例介紹建模過(guò)程。

　　空氣經(jīng)壓氣機(jī)壓縮后，溫度與壓力被提高，沿空氣通路送入鍋爐爐膛內(nèi)與燃料混和，在接近等壓的狀況下燃燒。從爐膛出來(lái)的高溫?zé)煔庠谂c對(duì)流蒸發(fā)受熱面、蒸汽過(guò)熱器受熱面和內(nèi)部經(jīng)濟(jì)器受熱面換熱后，經(jīng)煙氣凈化器凈化進(jìn)入煙氣渦輪機(jī)內(nèi)膨脹做功。渦輪機(jī)與壓氣機(jī)同軸連接，渦輪機(jī)輸出功率并帶動(dòng)壓氣機(jī)工作，最后從渦輪機(jī)出來(lái)的煙氣直接排入大氣中。

　　鍋爐內(nèi)部有幾種不同性質(zhì)和不同狀態(tài)的介質(zhì)，同時(shí)發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)和多種物理過(guò)程。在鍋爐內(nèi)部進(jìn)行的各種過(guò)程之間往往存在著交叉影響。更為復(fù)雜的是汽包內(nèi)汽水分離過(guò)程。正由于鍋爐設(shè)備龐大、系統(tǒng)復(fù)雜、參數(shù)繁多、交叉影響多，因而描述它們的數(shù)學(xué)模型也必然十分復(fù)雜。增壓鍋爐是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，關(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)眾多的設(shè)備，在建模時(shí)，通常將鍋爐分為鍋爐本體、汽水系統(tǒng)等幾個(gè)典型的子系統(tǒng)，分別建立各子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，再將各子系統(tǒng)模型連接為鍋爐整體模型。

　　SimuWorks集成了大量模塊庫(kù)，其中用于艦船動(dòng)力系統(tǒng)的專用模塊庫(kù)如下圖所示：

艦船動(dòng)力系統(tǒng)模塊庫(kù)

　　使用圖形化自動(dòng)建模工具SimuBuilder，通過(guò)選擇和繪制模塊，并按實(shí)際運(yùn)行過(guò)程將模塊連接起來(lái)，就建立了該系統(tǒng)的仿真模型，如下圖所示：

增壓鍋爐系統(tǒng)模型組態(tài)圖

四、仿真系統(tǒng)調(diào)試

　　由于采用圖形化的建模方式，可以方便地對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)進(jìn)行修改，并可以不經(jīng)編譯直接運(yùn)行，大大方便了模型的修改和調(diào)試。

　　平臺(tái)還提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示和在線修改功能，可使用多種可視化的方法顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，能隨時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的任意數(shù)據(jù)進(jìn)行在線修改，并可在模塊級(jí)別實(shí)現(xiàn)凍結(jié)、解凍、斷點(diǎn)設(shè)置、單步執(zhí)行、源代碼調(diào)試等，與傳統(tǒng)的建模方式相比，顯著加快了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)速度。

五、仿真結(jié)果驗(yàn)證

　　1)根據(jù)設(shè)計(jì)資料搭建系統(tǒng)整體模型。部分重要設(shè)備已處于試驗(yàn)狀態(tài)，能獲取部分重要參數(shù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，這部分參數(shù)按實(shí)際數(shù)據(jù)輸入；

　　2)測(cè)試控制系統(tǒng)方案的可行性；

　　3)考察改變艦船運(yùn)行外界環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響；

　　4)改變艦船使用燃油參數(shù)，考察其對(duì)主要控制參數(shù)及運(yùn)行性能的影響；

　　5)對(duì)某些現(xiàn)象或事故的原因相關(guān)單位給出了解決方案或理論分析，需要在仿真裝置上進(jìn)行檢驗(yàn)，論證；

　　6)變換運(yùn)行檔位目標(biāo)，進(jìn)行正車倒車運(yùn)行試驗(yàn)。

　　綜上所述，仿真平臺(tái)SimuWorks在仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，提供了優(yōu)秀的支撐環(huán)境和工具，使仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)趨于規(guī)范化和系統(tǒng)化，為復(fù)雜武器系統(tǒng)仿真提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。