NAO7201 · 48 HOURS · 3 CREDITS

从部件模型走向系统论证

13 讲课件按系统方法、部件建模与能量管理组织,并与 AI 知识库中的课程资料逐讲对应。

课程性质本研贯通课
开课院系船舶海洋与建筑工程学院
先修课程高等数学 · 大学物理 · 理论力学
主讲教师陈俐 · li.h.chen@sjtu.edu.cn

KNOWLEDGE BASE PATH

13 讲课件学习路径

前向与后向仿真、传动建模、模型预测控制、案例和项目要求均对应课程知识库资料。

01教学安排 1-3

系统与仿真方法

从船舶动力系统组成与动态工作过程出发,分别建立前向和后向仿真路径,明确系统边界、能量流与计算目标。

  1. L01

    课程定位与 MATLAB 热身

    混合动力、数学模型与计算模型

    课件学习
  2. L02

    船舶动力系统与前向仿真

    组成、评价指标、串联架构与信息流

    课件学习
  3. L03

    混合架构与后向仿真

    并联、混联、PTO / PTI / PTH 与仿真对照

    课件学习
02教学安排 4-5

内燃机建模与控制

由内燃机准稳态模型、运行区间与 Willans Line 进入时域、曲轴转角域、离散域动态模型和转速控制。

  1. L04

    内燃机准稳态模型

    效率 MAP、运行区间与 Willans Line

    课件学习
  2. L05

    面向控制的内燃机动态模型

    时域、曲轴转角域与线性小扰动

    课件学习
  3. L06

    离散模型与转速控制

    差分、Z 变换与 PID 控制

    课件学习
03教学安排 6-10

电驱、储能与传动

连接电机四象限运行、电池电化学与等效模型,并把减速器、离合器和传动系统纳入整体动态模型。

  1. L07

    驱动电机准稳态模型

    四象限运行、效率与 Willans Line

    课件学习
  2. L08

    永磁同步电机动态模型

    dq 坐标、弱磁与电流 / 转速双环

    课件学习
  3. L09

    动力电池电化学基础

    电池类型、反应机理与理论比能量

    课件学习
  4. L10

    电池等效电路与 SOC

    零阶 / 一阶动态模型、效率与功率平衡

    课件学习
04教学安排 11-16

能量管理与项目

比较经验规则、模糊规则、动态规划与模型预测控制,并通过混合动力案例和项目汇报形成完整工程论证。

  1. L11

    确定规则能量管理

    串联系统、SOC / 需求功率阈值与经验规则

    课件学习
  2. L12

    模糊规则能量管理

    隶属函数、模糊推理与精确化

    课件学习
  3. L13

    动态规划最优能量管理

    状态转移、贝尔曼原理与逆向求解

    课件学习

ASSESSMENT

考核构成

采用最新本研贯通课教学大纲的中英文一致比例。

课堂表现10%
作业20%
项目设计20%
期末考试50%

LEARNING OUTCOMES

完成课程后,你应能做到

  1. 01

    建立连续域与离散域的发动机、驱动电机、动力电池和传动部件模型。

  2. 02

    构建用于混合动力系统性能分析的仿真框架,解释模型假设、边界与误差来源。

  3. 03

    基于模型开展动力系统机械与电气性能控制,并评价动态响应与能效。

  4. 04

    在 MATLAB 仿真环境中完成新能源、复合能源动力系统的设计、控制与优化分析。

READING

教材与参考资料

  1. 陈俐:《船舶混合动力系统建模与仿真》,上海交通大学出版社,2022。
  2. 张维竞:《舰船动力装置系统仿真》,上海交通大学出版社,2007。
  3. 李楷、陈明:《船舶与海洋工程动力系统》,科学出版社,2017。
  4. 机电设备编辑部:《船舶动力100年》,2016。
  5. 殷国栋:《混合动力汽车系统建模与控制》,2015。
  6. Michael Paulweber, Klaus Lebert: Powertrain Instrumentation and Test Systems, Springer, 2016.
  7. Robert Fischer et al.: The Automotive Transmission Book, Springer, 2015.
  8. R. C. Dorf, R. H. Bishop: Modern Control Systems, 11th Ed., Prentice-Hall, 2010.