本文關(guān)鍵詞：船舶運(yùn)動(dòng)控制及其虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟(jì)全球化和我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,中國(guó)已經(jīng)成為在世界上具有重要影響的航運(yùn)大國(guó)。船舶航行的安全和經(jīng)濟(jì)性越來(lái)越受到重視,進(jìn)行船舶運(yùn)動(dòng)控制的研究,對(duì)于實(shí)現(xiàn)船舶運(yùn)行“安全、高效、節(jié)能和環(huán)�！钡哪繕�(biāo),具有重要意義。 本文以大型集裝箱船為對(duì)象,建立了船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其航向控制策略進(jìn)行仿真計(jì)算研究,最后完成船舶運(yùn)動(dòng)控制虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)。本文的主要研究工作如下： (一)基于MMG建模機(jī)理,分別考慮作用于船體、螺旋槳、舵上的流體動(dòng)力和力矩及它們之間的相互干涉影響,并考慮海風(fēng)、海流等外界干擾力和力矩的影響,建立了船舶的三自由度平面運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。以中海集團(tuán)的9572TEU集裝箱船為例,對(duì)船舶進(jìn)行了旋回計(jì)算,對(duì)比實(shí)船操縱試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了所建立的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型仿真結(jié)果的有效性。 (二)作者研究了船舶自動(dòng)舵的控制算法,對(duì)于PID控制器,引入繼電反饋法對(duì)其進(jìn)行參數(shù)整定。在此基礎(chǔ)上,將RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID算法結(jié)合,通過(guò)辨識(shí)被控對(duì)象在線調(diào)整PID參數(shù)。在不同航速和海況下,對(duì)兩種控制器進(jìn)行仿真驗(yàn)證,基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器相比傳統(tǒng)PID控制器,快速性更好,且舵角輸出更小,更平緩,有利于船舶節(jié)能和減小舵機(jī)磨損。 (三)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真,在虛擬海洋環(huán)境場(chǎng)景中,船舶三維實(shí)體模型可實(shí)時(shí)顯示在進(jìn)行航向控制時(shí)的姿態(tài)的變化,且可在數(shù)字儀表中觀察船舶在轉(zhuǎn)向過(guò)程中船速、舵角和航向的變化,更加直觀地觀察到船舶轉(zhuǎn)向時(shí)的相關(guān)參數(shù)的變化過(guò)程及相互影響,增強(qiáng)了仿真過(guò)程交互性和可視性。
【關(guān)鍵詞】：船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型 航向控制 PID參數(shù)整定 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 虛擬現(xiàn)實(shí)
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.9;U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題的背景及意義10-11
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 船舶運(yùn)動(dòng)控制的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容13-14
• 第2章 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型14-33
• 2.1 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)方程的建立14-16
• 2.1.1 船舶運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系14-15
• 2.1.2 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)方程15-16
• 2.2 裸船體上的流體動(dòng)力和力矩的計(jì)算16-21
• 2.2.1 慣性類(lèi)流體動(dòng)力和力矩17
• 2.2.2 粘性類(lèi)流體動(dòng)力和力矩17-21
• 2.3 螺旋槳與舵機(jī)數(shù)學(xué)模型21-25
• 2.3.1 螺旋槳推力及轉(zhuǎn)矩計(jì)算模型21-22
• 2.3.2 舵力及舵機(jī)特性計(jì)算模型22-25
• 2.4 船舶運(yùn)動(dòng)干擾力模型25-26
• 2.4.1 風(fēng)的干擾力數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.4.2 流的干擾力數(shù)學(xué)模型26
• 2.5 淺水域船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型26-28
• 2.6 XIN SHANG HAI號(hào)的旋回試驗(yàn)仿真28-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第3章 船舶航向控制的研究及仿真33-45
• 3.1 船舶航向PID控制器33-37
• 3.1.1 PID控制原理33-34
• 3.1.2 繼電反饋PID參數(shù)自整定原理34-37
• 3.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器37-40
• 3.2.1 徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)37-39
• 3.2.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID參數(shù)整定39-40
• 3.3 船舶航向控制的仿真計(jì)算與分析40-44
• 3.3.1 理想海況下的航向保持仿真研究40-42
• 3.3.2 航速變化時(shí)的船舶航向保持仿真研究42-43
• 3.3.3 考慮海洋干擾的船舶航向保持仿真研究43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的船舶運(yùn)動(dòng)控制仿真45-58
• 4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述45-46
• 4.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念45
• 4.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)45-46
• 4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)仿真軟件46-48
• 4.2.1 三維建模工具M(jìn)ultiGen Creator46-47
• 4.2.2 視景仿真軟件Vega47-48
• 4.3 基于Vega的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的實(shí)現(xiàn)48-53
• 4.3.1 Vega應(yīng)用程序創(chuàng)建過(guò)程48
• 4.3.2 Vega視景仿真的初始化設(shè)置48-49
• 4.3.3 Vega海洋模塊49-51
• 4.3.4 基于MFC的Vega應(yīng)用程序51-53
• 4.4 船舶運(yùn)動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)53-57
• 4.4.1 仿真系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)53-54
• 4.4.2 系統(tǒng)的仿真試驗(yàn)54-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李志雄;大型船舶推進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：船舶運(yùn)動(dòng)控制及其虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：297949