發(fā)布時間：2017-06-07 11:17

  本文關鍵詞：船舶操縱控制虛擬現實仿真的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文應用虛擬現實技術,對于船舶操縱性和船舶運動控制的可視化仿真進行了較系統(tǒng)的研究。本論文將虛擬現實技術與船舶操縱性和運動控制仿真研究相結合,利用虛擬現實仿真技術對船舶操縱性進行三維立體可視化仿真,以便可以更加清晰、直觀地觀測所建船舶模型的操縱運動過程,并對其運動性能進行評估。 首先,本文基于MMG分離型模型,建立三自由度船舶運動方程。考慮到其之間相互干涉作用,分別建立船體、螺旋槳、舵所受到的力和力矩的數學模型�？紤]了船舶實際運行中會受到一些不確定的自然因素的影響,建立了風、流干擾力和干擾力矩模型。 其次,在建立的模型基礎上,研究了船舶航向控制器,設計了線性自抗擾(LADRC)控制器。船舶是復雜時變且非線性耦合的被控對象,線性自抗擾控制器可不確知被控對象的具體數學模型實現控制。仿真結果顯示,響應快速且控制精度比較高,對受控對象的不確定干擾因素有良好適應性、魯棒性,能夠獲得較理想效果。 最后,應用虛擬現實技術實現了船舶操縱運動過程可視化仿真。在WindowsXP平臺下,作者利用Matlab計算船舶運行過程中船速、航向、舵角等參數的變化。在MFC框架下通過Vega API得到船舶各項運動參數,在虛擬海洋環(huán)境中實時設置船舶位姿,實現船舶操縱運動視覺仿真。利用力反饋設備PHANTOM Desktop模擬舵輪,實現手動操舵的虛擬仿真過程。
【關鍵詞】：船舶操縱性 線性自抗擾(LADRC) 虛擬現實 Vega PHANTOM Desktop
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U664.82;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題背景及意義9-10
• 1.2 課題的研究現狀10-11
• 1.2.1 船舶操縱運動控制研究現狀10
• 1.2.2 虛擬現實技術國內外研究現狀10-11
• 1.3 課題研究內容11-13
• 第2章 船舶運動數學模型13-31
• 2.1 MMG船舶數學模型13-16
• 2.1.1 船舶操縱運動的坐標系13-14
• 2.1.2 船舶平面運動數學模型的建立14-16
• 2.2 作用于船體的流體動力和力矩16-20
• 2.2.1 慣性流體動力和力矩的計算16-17
• 2.2.2 粘性流體動力和力矩的計算17-20
• 2.3 作用于螺旋槳的流體動力和力矩20-21
• 2.4 作用于舵的流體動力和力矩21-24
• 2.5 作用于船體的干擾力和力矩24-26
• 2.5.1 風的干擾力和干擾力矩24-25
• 2.5.2 流的干擾力和干擾力矩25-26
• 2.6 船舶操縱性能試驗26-30
• 2.6.1 旋回試驗(Turning tests)27-28
• 2.6.2 Z形操縱試驗(Zig-zag tests)28-30
• 2.7 小結30-31
• 第3章 船舶航向控制的研究及仿真31-40
• 3.1 PID控制器31-32
• 3.2 自抗擾控制器的設計32-37
• 3.2.1 自抗擾控制的基本算法33-36
• 3.2.2 線性自抗擾控制器的設計36-37
• 3.3 航向控制的仿真與分析37-39
• 3.3.1 理想環(huán)境航向控制仿真37-38
• 3.3.2 外界干擾作用下航向控制仿真38-39
• 3.3.3 參數攝動下航向控制仿真39
• 3.4 小結39-40
• 第4章 仿真系統(tǒng)總體設計與實現40-57
• 4.1 虛擬現實仿真平臺簡介40-44
• 4.1.1 MultiGen Creator建模軟件40
• 4.1.2 Vega開發(fā)軟件概述40-42
• 4.1.3 力反饋系統(tǒng)簡介42-44
• 4.2 虛擬現實仿真系統(tǒng)的軟件設計44-47
• 4.2.1 船舶數字仿真部分實現44-45
• 4.2.2 可視化仿真部分整體實現45-47
• 4.3 功能模塊技術實現47-51
• 4.3.1 多通道配置47-49
• 4.3.2 場景中對象的拾取49-50
• 4.3.3 力反饋系統(tǒng)的實現50-51
• 4.4 系統(tǒng)仿真試驗51-56
• 4.4.1 航向保持的虛擬仿真51-52
• 4.4.2 旋回試驗的虛擬仿真52-54
• 4.4.3 Z形試驗的虛擬仿真54-55
• 4.4.4 操舵過程與船舶運動仿真55-56
• 4.5 小結56-57
• 第5章 結論與展望57-58
• 參考文獻58-61
• 致謝61

【參考文獻】

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本文編號：428891