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船用起重机虚拟仿真系统中关键技术的研究
| 论文题名： | 船用起重机虚拟仿真系统中关键技术的研究 |
| 关键词： | 船用起重机;虚拟仿真系统;波倾角;扰动力矩 |
| 摘要： | 随着国际贸易快速发展，船用起重机在港口和码头运输货物越来越频繁。而船用起重机驾驶员的培训方式一直以来困扰着许多国家，而这个难题也直接制约船舶运输业的快速发展。船用起重机虚拟仿真系统是解决船用起重机驾驶员的培训的重要方法。本文针对船用起重机虚拟仿真系统中的关键技术进行研究，其主要包括研究模拟船用起重机驾驶舱的动感状态的六自由度运动平台技术，及模拟船用起重机操作时真实视景状况的视景平台技术。 本文的主要内容有: (1)利用船舶耐波性理论及船舶运动数学模型理论，对船舶三个自由度:横摇、纵摇、及垂荡建立相关的数学模型。分析不规则波浪上波浪的波倾角及波面方程以求得横摇、纵摇、及垂荡的扰动力及扰动力矩，利用MATLAB仿真软件编写程序以求解船舶横摇方程及纵摇与垂荡方程，得到船舶在不规则海浪上不同有义波高遭遇迎浪、艏斜浪和横浪下的横摇、纵摇运动角度数据及和浮沉的位移数据。 (2)利用Solidworks三维软件建立起船用起重机的三维模型，通过ANSYS有限元软件对得到的船用起重机三维模型进行柔化处理，并在起重臂，塔身，及基座等部件连接处划定刚性区域，保证在使用ADAMS软件进行运动学分析时力的传动。运用分析软件ADAMS对在无风浪情况及有义波高为2m、4m海况下船用起重机在各种工况下产生晃动的驾驶室位姿数据进行计算，并对突发情况下驾驶室位姿数据进行计算处理。 (3)选择合适的六自由度运动平台将在ADAMS中分析得到的船用起重机驾驶过程中驾驶室位在各种工况下的姿数据转化为六自由度运动平台电缸伸长量以模拟驾驶室真实的晃动情况。 (4)研究起重机虚拟仿真系统中视景平台系统，利用3DMax软件将船舶及船用起重机的三维模型进行优化和渲染并导入Unity3D中。最后利用Unity3D进行外部场景建模，搭建一个有天空、海洋、码头、集装箱与太阳的虚拟场景。并通过绳索插件建立起船用起重机钢丝绳在Unity3D中的模型。利用编程语言C#与Unity3D中各种功能通过计算机控制Unity3D中船用起重机的各个构件完成起重机驾驶培训的各种工况视景。 |
| 作者： | 赵鹏程 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 夏永发 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2018 |
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