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船舶液压舵机操作训练与自动评估系统的开发
| 论文题名： | 船舶液压舵机操作训练与自动评估系统的开发 |
| 关键词： | 船舶舵机;液压系统;数学建模;操作训练;虚拟现实 |
| 摘要： | 船舶舵机的主要作用是为船舶转向提供动力，是确保船舶安全航行的重要设备之一。实践表明，因船员不熟悉舵机操作和故障排查流程造成重大经济损失的现象时有发生，因此加强船员在舵机方面的训练与培训，提高船员业务素质，是确保船舶安全航行和作业的重要工作内容之一。 在现有的轮机模拟器中，液压舵机仿真模型存在不同程度的简化，能够满足基本操作需求，无法满足更有针对性的故障排查和应急处理培训需求；此外，现有舵机系统的自动评估功能还不够完善，评估仍然以人工评估为主。因此，研究和开发可以满足现有评估大纲要求并具有自动评估功能的船舶液压舵机仿真训练系统具有重要的现实意义。 本文对川崎FE21-064型液压舵机进行了比较深入的研究，开发出能够满足现有评估大纲要求且具有自动评估功能的舵机仿真训练系统，完成了如下主要工作： （1）利用模块化建模方法，建立了川崎FE21-064型液压舵机系统的数学模型，模型包括变向变量泵模块、主泵控制模块、转舵机构模块、液压管路模块、各种阀件以及报警模块的数学模型。 （2）利用VC++6.0的MFC类库建立基于对话框的模型调试框架程序；编写了模型计算程序，给出了仿真计算结果；计算结果与实船试验数据对比表明：仿真模型能够正确反映实际舵机系统的动态特性、稳态特性和变化规律，验证了所建模型的正确性，模型可以满足训练和培训的要求。 （3）以AutoCAD绘图工具和VC++6.0为开发软件，设计和开发了舵机系统的可视化仿真操作界面，并实现了操作界面与仿真模型的数据通信和调试；仿真试验表明：操作界面与实际舵机控制界面相似，能够实现各种起停、维护、故障排查和应急处理等操作；界面可以根据操作终端分辨率的不同自动调整大小，可以满足各种操作培训的需要。 （4）为了满足操作环境具有物理临场感的要求，利用3DMAX建立了舵机系统三维模型，利用Unity3D虚拟现实开发引擎对模型进行渲染，开发了舵机三维虚拟现实操作界面，完成了界面与仿真模型的数据关联；仿真试验表明：虚拟现实界面可以实现漫游和操作，丰富了操作环境。 （5）针对现有舵机训练系统自动评估功能的不足，深入研究了基于舵机系统状态和运行参数的试题结构和自动评估推理算法；根据《动力装置测试分析与操作》评估大纲的要求，结合评估算法以及评估要求编写了典型自动评估试题，通过试题自动评估结果验证了评估推理算法的正确性。 |
| 作者： | 邵东瑞 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 孙建波;黄党和 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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