本文關(guān)鍵詞：船舶操縱控制虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),對于船舶操縱性和船舶運(yùn)動控制的可視化仿真進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。本論文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與船舶操縱性和運(yùn)動控制仿真研究相結(jié)合,利用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)對船舶操縱性進(jìn)行三維立體可視化仿真,以便可以更加清晰、直觀地觀測所建船舶模型的操縱運(yùn)動過程,并對其運(yùn)動性能進(jìn)行評估。 首先,本文基于MMG分離型模型,建立三自由度船舶運(yùn)動方程�？紤]到其之間相互干涉作用,分別建立船體、螺旋槳、舵所受到的力和力矩的數(shù)學(xué)模型。考慮了船舶實(shí)際運(yùn)行中會受到一些不確定的自然因素的影響,建立了風(fēng)、流干擾力和干擾力矩模型。 其次,在建立的模型基礎(chǔ)上,研究了船舶航向控制器,設(shè)計(jì)了線性自抗擾(LADRC)控制器。船舶是復(fù)雜時(shí)變且非線性耦合的被控對象,線性自抗擾控制器可不確知被控對象的具體數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)控制。仿真結(jié)果顯示,響應(yīng)快速且控制精度比較高,對受控對象的不確定干擾因素有良好適應(yīng)性、魯棒性,能夠獲得較理想效果。 最后,應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了船舶操縱運(yùn)動過程可視化仿真。在WindowsXP平臺下,作者利用Matlab計(jì)算船舶運(yùn)行過程中船速、航向、舵角等參數(shù)的變化。在MFC框架下通過Vega API得到船舶各項(xiàng)運(yùn)動參數(shù),在虛擬海洋環(huán)境中實(shí)時(shí)設(shè)置船舶位姿,實(shí)現(xiàn)船舶操縱運(yùn)動視覺仿真。利用力反饋設(shè)備PHANTOM Desktop模擬舵輪,實(shí)現(xiàn)手動操舵的虛擬仿真過程。
【關(guān)鍵詞】：船舶操縱性 線性自抗擾(LADRC) 虛擬現(xiàn)實(shí) Vega PHANTOM Desktop
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：U664.82;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題背景及意義9-10
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 船舶操縱運(yùn)動控制研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 課題研究內(nèi)容11-13
• 第2章 船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型13-31
• 2.1 MMG船舶數(shù)學(xué)模型13-16
• 2.1.1 船舶操縱運(yùn)動的坐標(biāo)系13-14
• 2.1.2 船舶平面運(yùn)動數(shù)學(xué)模型的建立14-16
• 2.2 作用于船體的流體動力和力矩16-20
• 2.2.1 慣性流體動力和力矩的計(jì)算16-17
• 2.2.2 粘性流體動力和力矩的計(jì)算17-20
• 2.3 作用于螺旋槳的流體動力和力矩20-21
• 2.4 作用于舵的流體動力和力矩21-24
• 2.5 作用于船體的干擾力和力矩24-26
• 2.5.1 風(fēng)的干擾力和干擾力矩24-25
• 2.5.2 流的干擾力和干擾力矩25-26
• 2.6 船舶操縱性能試驗(yàn)26-30
• 2.6.1 旋回試驗(yàn)(Turning tests)27-28
• 2.6.2 Z形操縱試驗(yàn)(Zig-zag tests)28-30
• 2.7 小結(jié)30-31
• 第3章 船舶航向控制的研究及仿真31-40
• 3.1 PID控制器31-32
• 3.2 自抗擾控制器的設(shè)計(jì)32-37
• 3.2.1 自抗擾控制的基本算法33-36
• 3.2.2 線性自抗擾控制器的設(shè)計(jì)36-37
• 3.3 航向控制的仿真與分析37-39
• 3.3.1 理想環(huán)境航向控制仿真37-38
• 3.3.2 外界干擾作用下航向控制仿真38-39
• 3.3.3 參數(shù)攝動下航向控制仿真39
• 3.4 小結(jié)39-40
• 第4章 仿真系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)40-57
• 4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺簡介40-44
• 4.1.1 MultiGen Creator建模軟件40
• 4.1.2 Vega開發(fā)軟件概述40-42
• 4.1.3 力反饋系統(tǒng)簡介42-44
• 4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)44-47
• 4.2.1 船舶數(shù)字仿真部分實(shí)現(xiàn)44-45
• 4.2.2 可視化仿真部分整體實(shí)現(xiàn)45-47
• 4.3 功能模塊技術(shù)實(shí)現(xiàn)47-51
• 4.3.1 多通道配置47-49
• 4.3.2 場景中對象的拾取49-50
• 4.3.3 力反饋系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)50-51
• 4.4 系統(tǒng)仿真試驗(yàn)51-56
• 4.4.1 航向保持的虛擬仿真51-52
• 4.4.2 旋回試驗(yàn)的虛擬仿真52-54
• 4.4.3 Z形試驗(yàn)的虛擬仿真54-55
• 4.4.4 操舵過程與船舶運(yùn)動仿真55-56
• 4.5 小結(jié)56-57
• 第5章 結(jié)論與展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61

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本文編號：428891