1.2万DWT散货轮brv630-ga液压舵机操控系统虚拟仿真
发布时间:2017-08-06 04:00
本文关键词:1.2万DWT散货轮brv630-ga液压舵机操控系统虚拟仿真
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【摘要】:随着我国经济快速发展,与国外贸易量逐年增加,各港口日趋繁忙,船舶建造也开始向着大型化和高速化发展,这对船舶航行的安全和经济性都提出了更高要求。为了使航运更加安全和经济,,需要船舶航行准确地跟从航线,跟从的过程中不断操舵以保证船舶航向,而船用舵机操控的精确程度将直接影响船舶对航线的跟从。船用舵机操控的精确程度可以通过训练得到保证,因此可以建立舵机操控仿真系统,通过仿真模拟器训练船上相关人员的业务能力。航向的改变始于船舵的转动,当船舵转动某个舵角,通过舵和船体以及主机动力系统的共同配合,使得船体按这一舵角转向,船舶舵机仿真系统可以对舵机和船体匹配性进行预测。我国造船工业的配套设备制造能力落后于船舶主体建造能力,如果利用仿真平台来研究船舶配套设备性能,不仅经济快捷,研究过程和结论也将更加直观,而且可以在某些方面指导船舶配套设备的选购,促进船舶配套设备制造能力的发展。目前虽然有很多学者研究船舶舵机的仿真,不过大多数都集中在航迹和航向控制方面,针对舵机机构的相对较少,而且常常把舵机机构和船体的运动分开研究。 虚拟仿真可以不用考虑实物实验、人力物力和人员安全等条件的限制,有更好的人机交互仿真效果,有效地对实验数据进行验证,基于以上考虑本文在研究方法上以虚拟仿真为主。 研究对象则选择实际工程中的1.2万DWT散货轮和其配备的brv630-ga液压舵机,设置船体和外界环境简化条件,建立船体和舵机机构运动的数学模型和三维模型,研究舵机操控船体进行转向的原理,仿真船舶Z形操纵性实验,利用VRP虚拟仿真平台制作舵机操控仿真场景,再结合MFC编写对话框程序,建立舵机操控仿真系统。具体内容如下: 首先,简化船舶航行的干扰条件和其他条件,选择恰当的建模方法建立船体运动数学模型。 其次,介绍brv630-ga液压舵机的构造和特点,对主要机构建立数学模型。介绍船舶Z形操纵性实验的过程和意义。 再次,利用3D MAX和VRP虚拟现实平台搭建舵机操控系统的虚拟场景。 最后,利用统计软件得到船舶操纵性指数无因次量的回归公式,对于船舶操纵性进行理论和仿真预测,通过计算说明本文研究舵机符合船用舵机基本要求。在VC++开发环境下,编写基于MFC的对话框程序,实现系统预期的功能。 本文设计的系统,对1.2万DWT散货轮的brv630-ga液压舵机的转舵执行和船体的转向进行了演示,实现了船舶操纵性Z形实验的可视化仿真。
【关键词】:Brv630-ga舵机 Z形操纵实验 可视化 仿真系统
【学位授予单位】:集美大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TP391.9;U664.41
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 第1章 引言10-16
- 1.1 论文的研究背景与意义10-12
- 1.1.1 舵机操控系统仿真的意义10-11
- 1.1.2 虚拟仿真在船舶运动控制研究中的应用11-12
- 1.2 液压舵机研究现状12-14
- 1.3 本文的研究内容14-15
- 1.3.1 主要研究内容14
- 1.3.2 研究中的关键问题14-15
- 1.4 章节安排15-16
- 第2章 船舶运动数学模型16-28
- 2.1 船舶运动模型的切片理论16-17
- 2.2 船舶航行中的运动模型17-25
- 2.2.1 坐标系的建立和转换17-18
- 2.2.2 船舶的方向向量在两坐标轴下的表示18-20
- 2.2.3 附体坐标系的原点位于船体重心时的运动方程20-22
- 2.2.4 船舶运动方程的推广22-23
- 2.2.5 运动的线性与非线性模型23-25
- 2.3 紧急倒车停船运动模型25-27
- 2.4 本章小结27-28
- 第3章 舵机模型和 Z 形操纵性实验28-37
- 3.1 船用液压舵机28-29
- 3.2 舵机的结构29-32
- 3.2.1 控制面板30
- 3.2.2 舵指示系统30
- 3.2.3 报警处理单元30-31
- 3.2.4 液压动力起动器31
- 3.2.5 旋叶执行器31-32
- 3.2.6 轴承和密封32
- 3.2.7 舵机特点32
- 3.3 舵机的数学模型32-34
- 3.3.1 转舵机构模型33
- 3.3.2 舵叶的水动力矩模型33-34
- 3.4 船舶操纵性 Z 形实验34-36
- 3.5 本章小结36-37
- 第4章 虚拟现实环境三维模型的建立37-45
- 4.1 舵机操控仿真系统建模流程37-39
- 4.2 建模思想和方法39-42
- 4.2.1 场景模型建立思想39-40
- 4.2.2 常用建模方法40-42
- 4.3 三维场景的灯光和相机布置42-43
- 4.3.1 灯光布置42-43
- 4.3.2 相机布置43
- 4.4 三维场景展示43-44
- 4.5 本章小结44-45
- 第5章 船舶操纵性预测及舵机仿真系统的实现45-54
- 5.1 船舶操纵性和舵机性能预测45-46
- 5.2 系统刚体动画的制作46
- 5.3 二维面板制作46-48
- 5.4 brv630-ga 舵机仿真系统的设计流程48-49
- 5.5 舵机仿真系统的 MFC 对话框程序编写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 本章小结53-54
- 第6章 总结与展望54-56
- 致谢56-57
- 参考文献57-59
- 附录59-66
- 在学期间发表的学术论文66
【参考文献】
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本文编号:628216
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