随着船舶技术水平的不断发展,对船舶管理人员的技术要求也越来越高,提高船舶管理人员的操作、管理能力已经成为航海界的共识。船舶辅锅炉是船舶重要的辅机之一,也是实现自动化控制最早的设备之一。如何安全、有效的操作船舶辅锅炉具有非常重要的意义。因此,对船舶辅锅炉系统进行数学建模和软件仿真是非常必要的。本课题主要仿真对象是5250系列的全集装箱船上的一台燃油辅锅炉和一台废气锅炉。首先分析了辅锅炉系统的工作过程及动态特性,介绍辅锅炉系统的组成,列出了辅锅炉系统的详细技术参数。在此基础上进行合理简化和必要的假设,将船舶辅锅炉系统划分为燃烧、汽包、燃油加热器等系统。然后根据各个系统和部件的工作原理,应用质量、能量守恒定律和热力学、传热学、流体力学等基本理论,采用混合建模的方法,建立船舶辅锅炉系统的数学模型。分析辅锅炉控制系统的特性,提出控制系统的任务,即控制锅炉水位,锅炉汽包压力和锅炉燃油温度。根据已建的船舶辅锅炉数学模型,分别设计锅炉水位、锅炉汽包压力和锅炉燃油温度PID控制算法,并对其进行了实时的联合控制仿真。仿真结果表明各个动态过程基本符合实际辅锅炉动态响应过程,所建数学模型合理有效。为了提高锅炉水位控制系统的可靠性和安全性,设计并实现了锅炉汽包水位的串级广义预测控制。结合已建立的数学模型和设计的控制算法,使用VC++开发语言完成辅锅炉仿真系统的主界而、水系统界面、燃油系统界面、蒸汽系统界面、控制而板界而、曲线界而及相关元件界而的设计与开发。系统中实时显示汽包压力、锅炉燃油温度、锅炉水位的值,开关阀、按钮、旋钮都可进行操作,指示灯显示相应的工作状态。模拟辅锅炉实际运行工况,对辅锅炉仿真系统进行一系列操作,即锅炉水系统操作、废气锅炉加热操作、辅锅炉加热操作。操作结果表明该系统能够全面、逼真地反映辅锅炉系统的工作情况和实际动态过程。