本文關(guān)鍵詞：1.2萬DWT散貨輪brv630-ga液壓舵機(jī)操控系統(tǒng)虛擬仿真

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，與國外貿(mào)易量逐年增加，各港口日趨繁忙，船舶建造也開始向著大型化和高速化發(fā)展，這對(duì)船舶航行的安全和經(jīng)濟(jì)性都提出了更高要求。為了使航運(yùn)更加安全和經(jīng)濟(jì)，，需要船舶航行準(zhǔn)確地跟從航線，跟從的過程中不斷操舵以保證船舶航向，而船用舵機(jī)操控的精確程度將直接影響船舶對(duì)航線的跟從。船用舵機(jī)操控的精確程度可以通過訓(xùn)練得到保證，因此可以建立舵機(jī)操控仿真系統(tǒng)，通過仿真模擬器訓(xùn)練船上相關(guān)人員的業(yè)務(wù)能力。航向的改變始于船舵的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)船舵轉(zhuǎn)動(dòng)某個(gè)舵角，通過舵和船體以及主機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的共同配合，使得船體按這一舵角轉(zhuǎn)向，船舶舵機(jī)仿真系統(tǒng)可以對(duì)舵機(jī)和船體匹配性進(jìn)行預(yù)測。我國造船工業(yè)的配套設(shè)備制造能力落后于船舶主體建造能力，如果利用仿真平臺(tái)來研究船舶配套設(shè)備性能，不僅經(jīng)濟(jì)快捷，研究過程和結(jié)論也將更加直觀，而且可以在某些方面指導(dǎo)船舶配套設(shè)備的選購，促進(jìn)船舶配套設(shè)備制造能力的發(fā)展。目前雖然有很多學(xué)者研究船舶舵機(jī)的仿真，不過大多數(shù)都集中在航跡和航向控制方面，針對(duì)舵機(jī)機(jī)構(gòu)的相對(duì)較少，而且常常把舵機(jī)機(jī)構(gòu)和船體的運(yùn)動(dòng)分開研究。 虛擬仿真可以不用考慮實(shí)物實(shí)驗(yàn)、人力物力和人員安全等條件的限制，有更好的人機(jī)交互仿真效果，有效地對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，基于以上考慮本文在研究方法上以虛擬仿真為主。 研究對(duì)象則選擇實(shí)際工程中的1.2萬DWT散貨輪和其配備的brv630-ga液壓舵機(jī)，設(shè)置船體和外界環(huán)境簡化條件，建立船體和舵機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型和三維模型，研究舵機(jī)操控船體進(jìn)行轉(zhuǎn)向的原理，仿真船舶Z形操縱性實(shí)驗(yàn)，利用VRP虛擬仿真平臺(tái)制作舵機(jī)操控仿真場景，再結(jié)合MFC編寫對(duì)話框程序，建立舵機(jī)操控仿真系統(tǒng)。具體內(nèi)容如下： 首先，簡化船舶航行的干擾條件和其他條件，選擇恰當(dāng)?shù)慕７椒ń⒋w運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。 其次，介紹brv630-ga液壓舵機(jī)的構(gòu)造和特點(diǎn)，對(duì)主要機(jī)構(gòu)建立數(shù)學(xué)模型。介紹船舶Z形操縱性實(shí)驗(yàn)的過程和意義。 再次，利用3D MAX和VRP虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)搭建舵機(jī)操控系統(tǒng)的虛擬場景。 最后，利用統(tǒng)計(jì)軟件得到船舶操縱性指數(shù)無因次量的回歸公式，對(duì)于船舶操縱性進(jìn)行理論和仿真預(yù)測，通過計(jì)算說明本文研究舵機(jī)符合船用舵機(jī)基本要求。在VC++開發(fā)環(huán)境下，編寫基于MFC的對(duì)話框程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)期的功能。 本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，對(duì)1.2萬DWT散貨輪的brv630-ga液壓舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵執(zhí)行和船體的轉(zhuǎn)向進(jìn)行了演示，實(shí)現(xiàn)了船舶操縱性Z形實(shí)驗(yàn)的可視化仿真。
【關(guān)鍵詞】：Brv630-ga舵機(jī) Z形操縱實(shí)驗(yàn) 可視化 仿真系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP391.9;U664.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 論文的研究背景與意義10-12
• 1.1.1 舵機(jī)操控系統(tǒng)仿真的意義10-11
• 1.1.2 虛擬仿真在船舶運(yùn)動(dòng)控制研究中的應(yīng)用11-12
• 1.2 液壓舵機(jī)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的研究內(nèi)容14-15
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容14
• 1.3.2 研究中的關(guān)鍵問題14-15
• 1.4 章節(jié)安排15-16
• 第2章 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型16-28
• 2.1 船舶運(yùn)動(dòng)模型的切片理論16-17
• 2.2 船舶航行中的運(yùn)動(dòng)模型17-25
• 2.2.1 坐標(biāo)系的建立和轉(zhuǎn)換17-18
• 2.2.2 船舶的方向向量在兩坐標(biāo)軸下的表示18-20
• 2.2.3 附體坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于船體重心時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程20-22
• 2.2.4 船舶運(yùn)動(dòng)方程的推廣22-23
• 2.2.5 運(yùn)動(dòng)的線性與非線性模型23-25
• 2.3 緊急倒車停船運(yùn)動(dòng)模型25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 舵機(jī)模型和 Z 形操縱性實(shí)驗(yàn)28-37
• 3.1 船用液壓舵機(jī)28-29
• 3.2 舵機(jī)的結(jié)構(gòu)29-32
• 3.2.1 控制面板30
• 3.2.2 舵指示系統(tǒng)30
• 3.2.3 報(bào)警處理單元30-31
• 3.2.4 液壓動(dòng)力起動(dòng)器31
• 3.2.5 旋葉執(zhí)行器31-32
• 3.2.6 軸承和密封32
• 3.2.7 舵機(jī)特點(diǎn)32
• 3.3 舵機(jī)的數(shù)學(xué)模型32-34
• 3.3.1 轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)模型33
• 3.3.2 舵葉的水動(dòng)力矩模型33-34
• 3.4 船舶操縱性 Z 形實(shí)驗(yàn)34-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境三維模型的建立37-45
• 4.1 舵機(jī)操控仿真系統(tǒng)建模流程37-39
• 4.2 建模思想和方法39-42
• 4.2.1 場景模型建立思想39-40
• 4.2.2 常用建模方法40-42
• 4.3 三維場景的燈光和相機(jī)布置42-43
• 4.3.1 燈光布置42-43
• 4.3.2 相機(jī)布置43
• 4.4 三維場景展示43-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 船舶操縱性預(yù)測及舵機(jī)仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)45-54
• 5.1 船舶操縱性和舵機(jī)性能預(yù)測45-46
• 5.2 系統(tǒng)剛體動(dòng)畫的制作46
• 5.3 二維面板制作46-48
• 5.4 brv630-ga 舵機(jī)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程48-49
• 5.5 舵機(jī)仿真系統(tǒng)的 MFC 對(duì)話框程序編寫49-53
• 5.5.1 VRP-OCX 控件的嵌入49-51
• 5.5.2 仿真程序界面展示51-53
• 5.6 本章小結(jié)53-54
• 第6章 總結(jié)與展望54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-59
• 附錄59-66
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：628216