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土压平衡盾构机协同操作训练平台设计与实现
| 论文题名： | 土压平衡盾构机协同操作训练平台设计与实现 |
| 关键词： | 虚拟训练;协同操作;并发控制;纠偏曲线;土压平衡;盾构机 |
| 摘要： | 随着社会的不断发展，包含盾构机在内的传统机械装备朝着大型化、智能化的方向发展，由此造成机械装备的造价不断增加，操作难度不断加大，操作环境越来越复杂，给在工作现场使用真实设备进行操作训练带来了很多困难，本文针对土压平衡盾构机由于受到时间、空间和施工进度等方面的影响而导致操作训练困难的问题，设计开发了土压平衡盾构机协同操作训练平台，消除传统的训练方法影响施工进度的问题，解决现有盾构机虚拟训练系统不能对协同操作过程中的数据进行有效的并发处理和难以对盾构机操作训练效果作出有效评价的问题。 本文首先结合盾构机工作特点和软件设计的基本要求进行需求分析，完成土压平衡盾构机协同操作训练平台的架构设计和数据库设计。其次，介绍了协同操作并发控制的目标和常见的并发冲突解决方法，根据盾构机的工作情况和系统架构设计建立基于盾构协同操作的并发控制框架，详细阐述了冲突规则的建立过程，完成了并发冲突的检测与消解，得到最佳指令执行顺序，实现了基于盾构协同操作的并发控制方法。同时，介绍了盾构虚拟训练操作评价体系，描述各个操作训练模块在评价体系中所占比例，详细讨论了管片选型的影响因素和三次 Bezier曲线与盾构机纠偏曲线的关系，实现了管片虚拟选型算法并成功验证，建立了基于三次 Bezier曲线的最佳纠偏数学模型并成功验证，最终完成了管片虚拟拼装操作和盾构虚拟纠偏操作的评价方法。然后，详细介绍了系统平台开发的关键技术，包括：外部硬件控制、Socket协议通信和虚拟运动仿真，采用 PLC、C＃、Unity3D等开发语言和工具完成了土压平衡盾构机协同操作训练平台的开发，并介绍了系统平台的主要界面和操作过程。最后，对本文的主要内容进行总结概括，并对本文所存在的不足和未来的技术发展方向做出展望。 |
| 作者： | 乔俊杰 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 殷磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安电子科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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