船舶转叶式舵机系统仿真与虚拟现实研究

发布时间：2020-12-22 20:05

　　舵机是控制船舶运动的重要设备,其性能关系着船舶航行的安全性。传统的舵机噪音大、管路多、占地面积大、安装维护困难,难以满足当今社会对绿色船舶的发展要求。随着转叶式舵机密封难题逐渐被攻克,由于其具有结构紧凑、占地面积小、安装方便、管路少、噪音小、节能高效等特点,转叶式舵机在船舶上的应用正日益广泛,甚至有人预言转叶式舵机将是未来最有前景的舵机形式。为了对转叶式舵机系统进行深入地分析和研究,以海洋工程船“海洋石油681”上的转叶式液压舵机系统为研究对象,对其进行了数学建模,并设计开发了转叶式舵机仿真软件。舵机系统数学模型包括变频调速单元数学模型、液压动力机构数学模型、舵叶的水动力学模型、位移传感器数学模型等。所有数学模型均在Matlab/Simulink中进行了仿真验证,符合SOLAS公约对船舶舵机的相关要求。仿真系统包括二维仿真系统和三维虚拟场景。二维仿真系统是在舵机系统数学模型的基础上用C#语言开发的,包括用户界面层、数据层、逻辑层等三层结构。用户界面层是程序的可视化显示,用来响应界面做出的各种操作,显示系统实时数据、参数变化、故障报警,并监视模型程序的状态；数据层用于存储舵机运行的数据；... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 船用舵机的发展历程
    1.3 转叶式舵机的发展现状
        1.3.1 转叶式舵机国外研究概况
        1.3.2 转叶式舵机国内研究概况
    1.4 论文主要内容
第2章 船舶转叶式舵机系统概述
    2.1 船舶转叶式舵机系统基本组成和工作原理
        2.1.1 转叶式舵机系统基本组成
        2.1.2 转叶式舵机系统工作原理
    2.2 转叶式舵机控制系统
        2.2.1 舵机控制系统类型
        2.2.2 舵机操舵方式的转换
    2.3 转叶式液压舵机主要特点
    2.4 舵机应满足的基本要求
    2.5 本章小结
第3章 转叶式舵机系统数学建模与仿真
    3.1 转叶式舵机系统数学模型
        3.1.1 变频调速单元数学模型
        3.1.2 液压动力机构数学模型
        3.1.3 舵机负载模型
        3.1.4 位移传感器数学模型
    3.2 转叶式舵机Simulink仿真
        3.2.1 变频器仿真模型
        3.2.2 异步电动机仿真模型
        3.2.3 定量油泵仿真模型
        3.2.4 转舵机构流量仿真模型
        3.2.5 转舵机构的力矩平衡仿真模型
        3.2.6 舵叶负载仿真模型
        3.2.7 舵机系统整体仿真模型
        3.2.8 仿真结果分析
    3.3 本章小结
第4章 二维仿真软件的设计与实现
    4.1 程序结构设计
    4.2 数学模型的程序实现
    4.3 仿真程序界面设计
        4.3.1 自定义控件设计
        4.3.2 界面设计
    4.4 本章小结
第5章 三维虚拟场景的设计与实现
    5.1 转叶式舵机系统三维模型的创建和优化
        5.1.1 三维模型的创建
        5.1.2 三维模型的优化
    5.2 三维虚拟现实软件的开发
        5.2.1 Unity3D技术
        5.2.2 舵机系统三维模型的导入
        5.2.3 虚拟漫游的实现
        5.2.4 交互点功能的实现
    5.3 数据通讯
        5.3.1 通讯协议
        5.3.2 Socket套接字
        5.3.3 数据通讯的实现
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
致谢
研究生履历


【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶舵减横摇鲁棒H_∞控制研究[J]. 周柳明,王玉龙.  控制工程. 2016(01)
[2]无阀电液伺服操舵装置的单神经元自适应PID控制研究[J]. 廖健,何琳,徐荣武.  海军工程大学学报. 2015(06)
[3]基于MATLAB/Simulink的无刷双馈电机的数学仿真[J]. 侯春.  机械工程与自动化. 2015(06)
[4]基于虚拟故障注入的液压系统性能仿真与优化[J]. 郭姣姣,刘伟,余知朴,翟玮昊.  中国机械工程. 2015(09)
[5]四阶龙格库塔算法在捷联惯性导航中的应用[J]. 王励扬,翟昆朋,何文涛,徐建华.  计算机仿真. 2014(11)
[6]直驱式转叶舵机的特点及关键技术[J]. 姜继海,刘乔,侯珍秀.  液压与气动. 2014(09)
[7]性能卓越的转叶式舵机设计[J]. 张李伟,庄才亮,夏明宽,马卢沂.  船舶与海洋工程. 2014(02)
[8]UDP流量对TCP往返延迟的影响[J]. 朱海婷,丁伟,缪丽华,龚俭.  通信学报. 2013(01)
[9]基于一体化建模技术的液压舵机动力学仿真分析[J]. 何星星,廖瑛,唐凯.  弹箭与制导学报. 2012(04)
[10]液压舵机一体化建模与联合仿真方法研究[J]. 唐凯,廖瑛,何星星,冯向军.  弹箭与制导学报. 2011(03)

博士论文
[1]虚拟现实技术在数字图书馆的应用研究[D]. 陆颖隽.武汉大学 2013
[2]直驱式电液伺服转叶舵机关键技术及其控制系统研究[D]. 苏文海.哈尔滨工业大学 2009
[3]变频泵控马达调速及补偿特性的研究[D]. 彭天好.浙江大学 2003

硕士论文
[1]船舶液压舵机系统建模与仿真研究[D]. 季腾.大连海事大学 2013
[2]基于DDVC技术的转叶舵机研究[D]. 李龙.哈尔滨工程大学 2013
[3]基于XNA的船舶舵机系统仿真及虚拟现实的实现[D]. 刘亮清.大连海事大学 2012
[4]船舶变频液压舵机控制技术研究[D]. 刘永超.集美大学 2012
[5]某型舵机负载模拟系统设计及仿真研究[D]. 赵成.华中科技大学 2012
[6]转叶式舵机建模仿真与压力冲击分析[D]. 王爽.哈尔滨工程大学 2012
[7]基于UDP组播的分布式仿真系统实现[D]. 李长银.电子科技大学 2011
[8]一种基于UDP协议的即时通信系统的研究[D]. 燕永新.大连海事大学 2008
[9]虚拟现实技术在教育领域中的应用与设计[D]. 宋达.东北师范大学 2005
[10]液货船货油装卸系统仿真及软件开发[D]. 杨立.大连理工大学 2005



本文编号：2932351