船舶动力系统仿真模型综述

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舰船操纵性能的仿真和分析

舰船操纵性能的仿真和分析近年来，随着科技的不断发展，船舶的操纵性能仿真和分析成为了一个热门的研究领域。

舰船操纵性能的仿真和分析可以帮助我们更好地探究船舶的性能优化和设计改进，为实际船舶操作提供指导，进而提高船舶的安全性和经济性。

一、舰船操纵性能的仿真和分析意义船舶的操纵性能是指船舶在不同的水动力条件下，完成各种操纵任务时的性能表现。

对于航海和港口操作等领域，优异的操纵性能是保证船舶航行安全和效率的关键因素。

而舰船操纵性能仿真和分析能够对船舶的设计、操作和维护等方面提供可靠的技术支持。

首先，舰船操纵性能仿真和分析可以帮助优化船舶的设计和构造。

通过对船舶的操纵性能进行系统分析和优化，找出船舶设计中的缺陷和瓶颈，进一步改进船舶的造型、结构和设备等方面，提高船舶的性能表现。

其次，舰船操纵性能仿真和分析还可以指导船员进行实际的操作。

通过仿真软件模拟船舶操纵情况，让船员实现实时操作，并观察船舶在不同场景下的操纵性能表现，提高操作技能，减少船舶操作中的错误和事故发生。

最后，舰船操纵性能仿真和分析还可以提高船舶的安全性和经济性。

通过对船舶操纵性能的分析和实验模拟，可以找出船舶在不同环境和气象条件下的响应特性，提高船舶的安全性和可靠性。

同时还可以优化船舶操作和船舶系统，减少船舶的能耗和运营成本，提高船舶的经济效益。

二、舰船操纵性能仿真和分析技术舰船操纵性能的仿真和分析技术主要包括实验室试验、数值模拟以及船模试验方法。

实验室试验是通过模型试验设备，对船舶在不同操纵条件下的表现进行定量实验，查找船舶操纵性能的优缺点和区间限制。

这种试验方法常使用的设备有万能试验机、流体试验台和光学测量设备等。

实验室试验具备实验易控、测试精确、数据检测能力强等优点，但是仅能模拟单一的操纵场景，且较难满足大尺度船舶复杂运动的需求。

数值模拟是利用计算机数值分析方法，模拟船舶在不同环境下的操纵性能，包括CFD(Coamputational Fluid Dynamics)流水动力学模拟方法、船舶运动数学模型等。

大型船舶推进系统与船体耦合动力学研究综述

Ｓｔｕｄｙｏ０ｎＣＯＵｐｉｉｎｇｄｙｎａｍｉｃａｌｔｈｌｌｅｏｒｙｆＩｏｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｈｕｌｌｏｆｌａｒｇｅｓｈｉｐｓ：ａｒｅｖｉｅｗ
ＹＡＮＸｉｎ－ｐｉｎｇ，２ＬＩＺｈｉ－ｘｉｏｎｇ一，ＬＩＵＺｈｅｎｇ－ｌｉｎ一，ＹＡＮＧＺＨＵＨａｔ—ｈｒｕａ一．ＹＡＮＧＺｈｏｎｇ－ｍｉｎ。，
（１ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００６３，Ｃｈｉｎａ；２ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｉｒｎｅＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇ
的航行性能不一致性等三个方面，综合分析了国内外在该领域研究进展，指出尚待解决的问题和今后的研究方
向。
关键词：大型船舶；船体变形；推进系统；耦合动力学中图分类号：Ｕ６６１．８文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００７ — ７２９４．２０１３．０４．０１４
Ａｐｒ．２０１３
大型船舶推进系统与船体耦合动力学研究综述

船舶电力推进系统运行的仿真

ｐｌｉｎｓｓｅｉｓａｌｈｄａｄｉｉｌｔｄｏｈｌｔｏｍｆＭＡＴＬ／ｉｌｋｕｓｙｔｍｓｅｔｂｉｅｎｓｓｍｕａｅｎｔｅｐａｆｒｏｏｓＡＢＳｍｕｉ．Ｆｅｔｒｘｒｃｉｎｆｏａｄｎａｕｅｅｔａｔｒｍｎｏ
船舶电力推进系统运行的仿真
包艳，施伟锋
（海海事大学物流工程学院，上上海２０３）０１５
摘要：舶电力推进系统的推进电机单机容量大于发电机单机容量，于重负载电力系统。建立船舶电力推进船属系统运行的 ห้องสมุดไป่ตู้ 学模型，ＭＡＴＡ在ＬＢ软件平台上对该系统进行仿真运行。对获得的电网电压信号，用小波变换进采
Ａｂｔａｔ：Ｍａｒｎｅｅｅｔｉｏｐｓｏｎｓｓｅｓｃｎｂｅｃａａｔｒｚｄａｅｖｏｄｐｓｒｃｉｌｃｒｃｐｒｕｌｉｙｔｍａｈｒｃｅｉｅｓａｈａｙｌａｏｗｅｙｓｅ，ｓｎｃｈｅｃｐｃｔｒｓｔｍｉｅｔａａｉｙｏｆ
中图分类号：６．４ＴＭ４Ｕ６４１；７文献标志码：Ａ
ＲｅｅｒｈｏｅａｉｎＳｍｕａｉｎｏｈｐＥｌｃｒｃＰｒｐｌｉｎＳｓｅｓａｃｎＯｐｒｔｏｉｌｔｏｆＳｉｅｔｉｏｕｓｏｙｔｍ
ｗａｅｏｍｎｌｓｓｏｃｕｒｄｖｌｇｉｎｌａｅｃｎｕｔｄｔｒｕｈｗａｅｅｒｎｆｒｖｆｒａａｙｉｆａｑｉｏｔｅｓｇａｓｒｏｄｃｅｈｏｇｖｌｔｔａｓｏｍ．Ｓｍｕａｉｎｒｓｌｓｉｄｃｔｅａｉｌｔｏｅｕｔｎｉａｅ

纯虚拟船舶动力装置训练仿真系统研究

ｏｄｎｒｃｏ— ｃｍｐｔｒｐａｆｒｒｉａｙｍｉｅｖｒｎｎ．ＶＢＮＥａｓｄａｈｏｈｓｙｔｍｃｎｒｎｉｈｒｅｎｉｏｍｅｔ．Ｔｗｓｕｅｓｔｅｄｖｌｐｎｏｔｒ．ａｄｔｅｃａｓｓｏｓＳＫＥａｓａｅｗｒｓｄｆｒｔｅｓｎｈｏｉａｉｎｏｌｃｉｎｅｅｏｍｅｔｓｆｗａｅｎｈｌｓｅｆｉＯＣＴｎｍｅｐｃｅｅｕｅｏｈｙｃｒｎｚｔｆａｌｌｔｔｏｅ
关键词：模拟器；局域网；动力装置；虚拟
中图分类号：Ｐ９，Ｔ３１９文献标识码：Ｂ
Ｒｅｅｒｈｏｒ — ＶｉｔａａｉｅＰｏｒＰｌｎｉｕａｉｎＳｓｅｓａｃｎＰｕｅ－ｒｕｌＭｒｎｗｅａｔＳｍｌｔｏｙｔｍ
ＤＮＧＤｎＩｏｇ—ｄｎＺＮＧＦｎ—ｍｉｇ，ｉｏｇ，ＥａｎＷＵＪａ—ｍｎＹｕｎｉｇ，ＵＧａｇ—ｆｕ
（．ＰｗｒＥｇｏｌｅａａＵｉ．ｏｎｉｅｒｇ１ｏｅｎ．Ｃｌｇ，Ｎｖｌｎｖｆｇｎｅｉ，Ｗｕａｂｉ３０３ＣｉａｅＥｎｈｎＨｕｅ４０３，ｈｎ；
ｃｍｐｔｒｓｍｕａｉｎｏｈｃｎｒｌｐｎｌｎｈｉｉｓｕｎｓＩｄｉｉｎ，ｃｒｅｐｎｉｇｍｅｈｄｗｒｏｕｅｉｌｔｏｆｔｅｏｔｏａｅｓａｄｔｅｒｎｔｍｅｔ．ｎａｄｔｒｏｏｒｓｏｄｎｔｏｓｅｅ

船舶电力系统的振动及其控制仿真研究

ｄｒｇｅｉｎｎｈｂｇａｉｇｒｔｓｏｌｅｕｅ．Ｔｅｕｎｄｓｇｉｇｔｅｉｄｍｐｎａｉｈｕｄｂｓｄｈｍａｓａｉｏｄｖｃｓｉｏｓｒｔｏｆｅｉｅｗｉｆｒｔｅｄｆｒｎｌｏｍｉｅｅｔｌｈｆ
川＝＋￡＋
（一）了卢１
￡＋（））／￡３ａ
（５１）－
（— ）１６
｛｝＝｛｝，＋＋（）｝ｔ｛『＋１一｛／＋０ｔｃ｝Ａ上述所有计算公式中都是基于在单位时间步长（）Ａｔ内的刚度、阻尼、振动，输入加速度，它们均不发生变化．
ｓｅｔｍｏｐｗｅｓｓｅｐｃｒｕｆｏｒｙｔｍａｄｉｔｂｔｎｃｂｎｔｔｅｓｅｔｍｏｅｌｐｓｏｌｂａｏｄｄｎｃｕｌｎｄｓｒｕｉａｉｅ，ｈｐｃｒｉｏｕｖｒａｈｕｄｅｖｉｅｉａｔａ
ｄｆｅｅｔｄｍｐｎｒｔｏｏｈｓｅｔｍｃｒｅｈｍａｌｄｍｐｎａｉｓｗｉｅｂｇｐｃｒｍｏｉｋＳｉｒｎａｉｇａｉｓｆｔｅｐｃｒｆｕｕｖ，ｔｅｓｌａｉｇｒｔｌｇｔｉｓｅｔｕｏｌｆｐｎ，Ｏ
等，将造成不可预计的严重后果“ 。．
根据国内外电气系统在船舶应用中因为振动失效情况来看，电气系统失效危害集中在以下方面：１变压器的破坏：（）
由于强力的振动，使得固定在传播上的螺栓因为剪力而发生折断或者在振动中没有良好的防松装置等方式的失效，造成

【开题报告】基于MATLABsimulink的船舶电力系统建模与故障仿真

开题报告电气工程及其自动化基于MATLAB/simulink的船舶电力系统建模与故障仿真一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1、本课题国内外研究动态船舶电力系统是一个独立的、小型的完整电力系统，主要由电源设备、配电系统和负载组成。

船舶电站是船上重要的辅助动力装置，供给辅助机械及全船所需电力。

它是船舶电力系统的重要组成部分，是产生连续供应全船电能的设备。

船舶电站是由原动机、发电机和附属设备（组合成发电机组）及配电板组成的。

最近几年，船舶电站采用电子技术、计算机控制技术，实现船舶电站自动化和船舶电站的全自动控制，实现无人值班机舱。

船舶自动化技术正朝着微机监控、全面电气、综合自动化方向发展。

船舶电站运行的可靠性、经济性及其自动化程度对保证船舶的安全运营具有极其重要的意义。

国外的某些造船业发达的国家在二十世纪中叶就着手船舶电力系统领域的探索，在船舶电力系统稳态、暂态过程等方面进行了细致的研究。

近些年来，挪威挪控公司困.R.co咖l)、英国船商公司(TRANSS)、德国西门子公司(SIEMENS)、-日本三菱公司(MITSUBISHD等大公司开始进行船舶电力系统的建模与分析方面的研究工作。

国内针对船舶电力系统的研究起步相对较晚，虽然取得了一定成果，但在理论先进性、系统完整性等方面还存在一定差距，这也在一定程度上导致了目前国产船电设备与世界主要造船国家船电设备存在一定差距、装船率偏低等一系列问题。

目前,国内外最常用的建模软件有四中：分别是：matlab、lingo、Mathematica和SAS。

MATLAB用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

Matlab开发效率高，自带很多数学计算函数，对矩阵支持好。

Lingo可以用于求解非线性规划，也可以用于一些线性和非线性方程组的求解等，功能十分强大，是求解优化模型的最佳选择。

船舶操纵性能的仿真分析与设计优化

船舶操纵性能的仿真分析与设计优化随着船舶设计技术的飞速发展，对船舶操纵性能要求也越来越高。

特别是在现代化的航运市场中，船舶的操纵性能已经成为衡量其经济性、安全性和舒适性的重要指标之一。

当然，船舶的操纵性能不仅与船体本身的设计有关，而且也与船员的技能和驾驶操作方式密切相关。

因此，为了提高船舶的操纵性能，必须采用科学的手段对其进行仿真分析和优化设计。

一、船舶操纵性能的仿真分析在计算机技术和数值模拟技术的支持下，船舶操纵性能的仿真分析已经成为现代船舶设计的重要手段。

通过对船舶的运动特性、操控响应和航行状态等进行全面仿真分析，可以帮助设计师找到解决方案，提高船舶的操控性能和安全性。

同时，船舶操纵性能的仿真分析还可以评估不同类型船舶的性能差异，为船舶的建造和运营提供参考依据。

船舶操纵性能的仿真分析一般由以下几个方面组成：船舶运动学模型、船舶操纵性能模型、环境条件模型和船员行为模型。

其中，船舶运动学模型是仿真分析的基础，包括船舶的运动方程和运动状态的计算方法。

船舶操纵性能模型则是描述船舶操纵性能特点的数学模型，包括船舶的滚转、俯仰、偏航等方面的响应特性。

环境条件模型则是考虑该海区海况、流洋流、风浪等环境因素对船舶操纵性能的影响。

船员行为模型则是考虑到船员的反应和决策对船舶操纵的影响。

通过四个方面的综合分析，可以得到船舶操纵性能的整体权衡。

船舶操纵性能的仿真分析，使用的仿真软件也是非常关键的一个因素。

目前市面上较为常见的仿真软件有SHIPFLOW、MARC等等。

其中SHIPFLOW是用于船舶水动力学仿真分析的计算机软件，可以模拟船舶的水动力性能和操纵性能，预测ship motions、sea loads and ship responses 的全过程。

而MARC则是一种有限元分析软件，可以求解结构动力学问题，可以模拟船舶在不同环境条件下的晃动以及其他特殊条件下的疲劳寿命等等。

同时这两个软件还有其他优秀的特性，众多软件提供了示范数据、例程和测试案例，帮助设计师更好的运用仿真技术进行优化设计。

船舶柴油机和燃气轮机电力推进系统仿真

２００２年
第３期
算和谐波分析。态模型应当适应于稳定性动
研究，如：电动机启动期间的状态，发电机断开以及短时短路情况。
电力系统的异步电动机不会对短路电流产生影响。结果见表２。
柴油机电力推进
２
” ００ｌ０
表２计算条件比较
传统推进船测量值／真值仿柴电推进船测量值／真仿
值
置，每组额定功率为４０ｋＡ５Ｖ。总的发电机装机功率约为６０Ｖ，主汇流排电压为１０ｋＡ４０。系统里有３台隧道推力器和一台方４Ｖ位推力器，们装有可控螺距螺旋桨并由异它步电动机提供动力。柴油机电力船由４组相同的中速柴油发电机装置提供电力，台柴油机的额定功每率为１７ｋ４Ｗ。总的发电机装机功率约为７０ｋＡ１０Ｖ，主汇流排电压为６０。系统里有９Ｖ３台方位推力器（中两台亦可用做推进）其和一台隧道推力器，部的电力由变频器提全
改善总的经济性的潜力。对于这种船，价格上显示出柴油机电力方案意味着对发电和
推进系统的投资费用增加了７％１０，占０一ｏ％到船的总投资的５一０。运行费用的调研％１％

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Dynamical Systems and Control 动力系统与控制, 2017, 6(3), 91-97 Published Online July 2017 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/dsc https://doi.org/10.12677/dsc.2017.63012

文章引用: 杨叔华, 梁前超, 焦宇飞. 船舶动力系统仿真模型综述[J]. 动力系统与控制, 2017, 6(3): 91-97. https://doi.org/10.12677/dsc.2017.63012

A Summary of Simulation Model in Ship’s Power System

Shuhua Yang1,2, Qianchao Liang1, Yufei Jiao2 1Naval University of Engineering, Wuhan Hubei

2The Equipment Department of Naval, Ningbo Zhejiang

Received: Apr. 2nd, 2017; accepted: May 15th, 2017; published: May 18th, 2017

Abstract In this paper, the simulation model of ship’s power system is studied. And the complexity of simu-lation design in ship’s power system is discussed. A simulation model of the ship’s power system include the model of a turbocharged diesel engine, gas turbine, combined power system and the application in ship’s equipment.

Keywords Diesel Engine, Gas Turbine, Simulation Model

船舶动力系统仿真模型综述杨叔华1,2，梁前超1，焦宇飞2 1海军工程大学，湖北武汉

2浙江宁波某装备部，浙江宁波

收稿日期：2017年4月2日；录用日期：2017年5月15日；发布日期：2017年5月18日

摘要本文研究了各种船舶动力系统仿真模型问题，讨论了船舶动力装置系统仿真设计的复杂性。船舶动力系统仿真模型包括涡轮增压柴油机仿真系统模型、燃气轮机仿真系统模型、联合动力系统模型及它们在船舶动力装置中的应用。杨叔华等 92 关键词柴油机，燃气轮机，仿真模型

1. 引言船舶动力装置系统设计的复杂性和难度很大，船舶动力系统仿真模型包括涡轮增压柴油机仿真系统模型、燃气轮机仿真系统模型、联合动力系统模型[1]。涡轮增压柴油机的系统模型从功能区分来看不仅包括气体流动和燃烧模型，还包含有喷雾、燃烧、排放等其他模型，从建模空间分可以分为一维模型和三维模型等等。需要注意的是，建模方法的选择与模型的应用场合有密切的关系。一般来说，在模型的复杂程度和精度间需要进行权衡，而且模型的精度也取决于能够获得的数据以及进行模型构建的条件。举例来讲，对于涡轮增压柴油机建模来说，用于发动机设计和性能预测的模型与用于发动机动态过程控制的模型之间存在一定的差别，后者通常是前者在不同程序上的简化。

2. 涡轮增压柴油机系统模型船舶动力系统仿真中建模是工作的重要一环。一般来讲建模方法分为准稳态法、容积法和压力波动作用法，而应用计算机建模或模拟计算已有近三十年多年，额定工况下涡轮增压柴油机的稳态性计算、变工况稳态性能、动态性能计算等。研究表明计算机模拟不仅仅能够预测柴油机的性能、节省大量人力物力和财力、缩短计算仿真周期，还可以相对于实际的动力试验得到更多的信息。 (1) 简单可靠的方法之一是准稳态方法准稳态法不涉及动力机械内部构件的详细过程，部件工作特征由输入和输出量表达，可以由根据实验获得或经验公式计算得来。一般部件在发动机中处于非稳态下时很难得到精确理论计算模型，但可以有多个稳态过程组成，所以部件模型往往由它们的稳态实验数据来表示。因此，实验通常在稳态工况下进行，各个部件模型由相同的质量流率和压力连接起来，由此来构成系统的模型，部件间不允许产生质量聚集即管道容积可以忽略。在瞬态性能模型中，转速变化由一阶常微分程表示，其它方程都是代数方程，所以称为准稳态模型。例如MTU16V396型涡轮增压柴油机准稳态模型由它的稳态实验数据表示、采用8缸共用一根排气管的脉冲增压系统建起换气模型和废气倒灌模型，柴油机准稳态模型的仿真模型库见图1所示。国内外用于涡轮增压柴油机仿真的通用软件很多。例如：MATLAB、CFD等等[1] [2]，专用仿真软件国内外报道也非常多[3] [4]。例如，文献4作者给出了公司MTU16V396型涡轮增压柴油机的专用仿真软件MTU2000，可以比较准确地模拟了MTU16V396 型柴油机的性能在特殊工况下的变化规律，模拟精度在5％以内(见文献4仿真精度误差表格)，满足了工程上对模拟计算精度的要求。该专用仿真软件还适用于MTU16V396型柴油机在特殊工况下的性能预测[4]。 (2) 方法之二是容积法容积法是用有限容积来表示柴油机本体和增压器之间的管道以及气缸容积。又称为充排方法。因为在管道中可以聚集质量，部件之间不再由相等的质量流率连接。系统的模型使用一组一阶微分方程组来杨叔华等 93 Figure 1. The simulation models of diesel engine 图1. 柴油机性能仿真模型库

描述管道、气缸的状态以及在瞬态工况下发动机和增压器的转速。容积法模型比准稳态模型更真实、经验资料也需要得少；但求解计算的时间往往会比准稳态方法大一个数量等级。 (3) 方法之三是特征线法特征线法是用可压缩气体流动方程来表示在进排气管中存在的压力波动作用。装置的特征线法由于需要求解描述扰动穿过可压缩介质的非线性双曲线偏微分方程，以计算出管道系统中的压力谐波，计算工作量相当大。这些方程通常限于一维流动，还不能真正描述接头和扩压器中的流动分离等两维或三维效果。求解偏微分通常采用的特征线方法，所以对于特定的发动机具有重要意义，例如两冲程小汽油机，长管道的多缸发动机，气缸间互相影响的多缸发动机等等。从建模对样本数据要求来看，涡轮增压柴油机仿真建模的方法又可以分为黑箱法和神经网络法。增压柴油机使用“黑箱”法进行建模获得黑箱模型，可以先确定模型结构然后通过系统辩识方法获得模型参数。黑箱模型也可以完全不考虑系统结构，直接根据输入输出数据建立模型。Rachid等人结合使用NARMAX模型和GMDII方法对涡轮增压柴油机进行非线性系统辨识，得到了简化模型。近年来兴起的神经网络，也应用到柴油机建模中，一个主要的应用方向是发动机的故障诊断和排放控制。杨叔华等 94 近几年来各种建模方法层出不穷。再比如键合图建模技术，它是一种用于表示存在着各种能量形式的子系统之间相互关系的统一标准图形符号，最初出现在60年代；人工神经网络仿真技术，它是一个由神经单元构成并采用神经网络技术的并行分布式信息处理结构，其研究也是始于60年代；模块化建模技术，1977年M. H. Ghaemi给出了舰船推进装置主要部分的模型，包括发动机、螺旋桨、传动轴、调速器、减速齿轮箱和螺距控制器(在调距桨情况下)，用户可以根据需要任意组合；面向对象仿真建模，NASA研究中心自1991年起在NPSS(Numerical Propulsion System Simulator)及其各子计划中系统地进行了面向对象方法的研究和实践，如今面向对象建模方法的研究极为活跃，这是一个有战略意义的发展方向。

3. 燃气轮机系统模型燃气轮机的物理模型有很多型式，当前在船舶上应用得最多的是单转子分轴式(构成燃气发生器的是一根轴，带动螺旋桨的是与燃气发生器分开的另一根轴)和双转子分轴式(构成燃气发生器的有两根轴：低压轴和高压轴，带动螺旋桨的是与燃气发生器分开的另一根轴即动力涡轮轴)。但是无论是何种型式，均是由压气机、燃烧室、涡轮和轴等基本模块所组成，因此只要将这些基本部件模块化以后就可以组合成想要的任何型式的燃机[2]。国内外燃气轮机的数学模型近些年发展非常迅速，根据研究对象中存在的物理现象，建立数学模型，并转换为计算机可以理解的形式，采用面向对象的模块化建模方法，建立通用的燃气轮机仿真模型，将燃气轮机整体划分为压气机、燃烧室、涡轮、转子和容积环节等模块。燃气轮机数学模型一般来讲它是一个多输入多输出、非线性、连续、复杂的系统。国外早在20世纪70年代早期，美国海军就启动了燃气轮机舰船推进控制系统研究和开发计划，并选择PD公司来承担计划的实施，美国GE公司针对舰艇燃气轮机的多输入多输出、非线性、连续、复杂的系统，提出LM2500燃气轮机的数学模型采用片断线性化的方法。具体方法是根据该发动机的精细模型，将表达动态特性的函数按线数据展开后，忽略高阶偏导数，保留稳态特性和一阶偏导数。在提供的模型中，压气机的出口压力、燃气发生器涡轮出口压力、动力涡轮输出扭矩、燃气发生器的不平衡扭矩的稳态特性和偏导数都表示为燃油流量、燃气发生器转速、动力涡轮转速的表格函数。由于忽略了高阶偏导数，模型对于发动机变量在小范围内偏离特性是有效的，一般称为小偏差方法。国内针对燃气轮机舰船推进及控制系统研究有清华大学、上海交通大学、哈尔滨工程大学、海军工程大学等单位。例如燃气轮机GT25000为双转子分轴式燃气轮机，即三轴燃气轮机，它的工作特点和燃气轮机的数学模型也非常复杂。三轴燃气轮机动力装置由高压、低压两个转子构成的双转子燃气发生器、动力涡轮及轴系等组成，GT25000燃气轮机通常是由高压涡轮带动高压压气机，低压涡轮带动低压压气机，而动力涡轮则带动发电机或其它负荷。对于该系统仿真而言，它也是一个多输入多输出的复杂非线性连续系统[5]。燃气轮机压气机的出口压力、燃气发生器涡轮出口压力、动力涡轮输出扭矩、燃气发生器的不平衡扭矩的稳态特性和偏导数都表示为燃油流量、燃气发生器转速、动力涡轮转速的表格函数建模，然后进行数学仿真。燃气轮机的控制模型一般是根据系统的控制特性和控制要求进行建模和仿真。燃气轮机的控制能够根据单一手柄的指令信号运行，在稳态和各种机动过程的不同阶段自动选用最合适的控制策略以实现良好的稳、动态匹配。舰船燃气轮机采用了比较复杂的控制策略，包括对轴转速的闭环控制和对螺距的闭环控制甚至对扭矩进行闭环控制，典型燃气轮机控制系统单一手柄仿真模型库见图2所示。在对燃气轮机的混合实时仿真中，可将燃气轮机动态系统分解为与时间相关和无关的两个系统，对时间无关子系统进行离线预处理，使在线运算量大大降低，达到实时仿真要求。对于较复杂的三轴燃气