集装箱起重机仿真训练器运动仿真中若干关键技术的研究
【学位单位】:上海海事大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2005
【中图分类】:TH218
【部分图文】:
根据上述对仿真训练器的结构功能要求,经过实践摸索,从符合实际教学需求的角度出发,上海海事大学研制开发了半实物的集装箱起重机仿真训练器。半实物集装箱起重机仿真训练系统其总体布局及设备配置如图2.1所示,它由驾驶室、教员控制台、电动机、驱动器和PLC控制器、视景计算机及各种投影视屏、网络交换机及相应的通讯设备等组成。2.2.1半实物仿真训练系统构成半实物集装箱起重机仿真训练系统由驾驶室系统、教员台控制系统、三维成像视景系统、动力学数学模型、电机拖动和PLC逻辑控制系统、音响系统、座椅振动系统、教学投影系统、网络通讯系统等模块组成。其工作原理如图2.2所示。图2.3表示的是驾驶操作系统、教员控制台系统、电机拖动和pLC逻辑控制系统、音响系统及网络通讯系统实物照片。其中,教员控制台系统为整个仿真系统的控制者,各个部分的运作都是由它通过发送命令数据来控制,同时它也是数据传输的中转站。里面是windwosNT操作系统和由VB制作的教员控制台主控程序,以及Cmiplicity组态软件。教员控制台系统接受来自PLC的数据,包括来自操纵台的数据和电机拖动及变频驱动器部分的数据,实时进行起重机动力学仿真计算,对相关物体的状态、位置、动作、干涉等进行计算和判断,并将相关信息实时传送给视景系统,完成三维动画视景变换。同时它接受视景系统的反馈信息
半实物集装箱起重机仿真训练系统由驾驶室系统、教员台控制系统、三维成像视景系统、动力学数学模型、电机拖动和PLC逻辑控制系统、音响系统、座椅振动系统、教学投影系统、网络通讯系统等模块组成。其工作原理如图2.2所示。图2.3表示的是驾驶操作系统、教员控制台系统、电机拖动和pLC逻辑控制系统、音响系统及网络通讯系统实物照片。其中,教员控制台系统为整个仿真系统的控制者,各个部分的运作都是由它通过发送命令数据来控制,同时它也是数据传输的中转站。里面是windwosNT操作系统和由VB制作的教员控制台主控程序,以及Cmiplicity组态软件。教员控制台系统接受来自PLC的数据,包括来自操纵台的数据和电机拖动及变频驱动器部分的数据,实时进行起重机动力学仿真计算,对相关物体的状态、位置、动作、干涉等进行计算和判断,并将相关信息实时传送给视景系统,完成三维动画视景变换。同时它接受视景系统的反馈信息,并实时反馈信息和直接控制PLC以达到控制操作台、电机拖动及变频驱动器的目的。视景系统、音响系统用来产生图像和声音
息回馈给用户。半实物仿真系统中的人机界面系统包括驾驶室系统的人机界面和教员控制台系统的人机界面,其交互示意图分别如图2.4和图2.5所示。在驾驶室系统人机界面交互中,操作者通过操纵系统(操作手柄、按钮等)向计算机输入操作控制信号,计算机再根据控制信号计算出实时场景、音响、振动信号,并通过视景系统、音响系统、座椅振动系统、模拟仪表等反馈给操作者。这样,通过模拟实际操作中的人机交互,就实现了对操作者的培训。教员控制台系统的人机界面则主要起着监控作用,以及参数设定、评分功能、记录回放等教学作用。
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