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起重铺管船作业视景仿真及软件开发集成技术研究
| 论文题名： | 起重铺管船作业视景仿真及软件开发集成技术研究 |
| 关键词： | 视景仿真;起重铺管船;虚拟仿真;软件开发 |
| 摘要： | “海洋石油201”是世界上第一艘同时具备3000米深水铺管能力、4000吨级重型起重能力和DP3级全电力推进的动力定位的深水铺管起重工程作业船。本人所属课题组开发了一套视景仿真培训系统,模拟“海洋石油201”的铺管和起重作业过程。本论文的主要研究方向是仿真船舶在不同海况下,自由航行时的运动情况,开发仿真系统的配套软件,并集成和调试仿真系统。 铺管和起重两个作业过程都是非常复杂的。概述了两种作业涉及到的主要装备和作业过程。 分别从软件开发和硬件层架构两个方面,阐述了深海起重铺管船作业仿真系统的组成。软件开发包括三维模型模块、数据库模块、人机交互界面、动力学仿真系统。硬件上由DP控制系统、模拟操作台、视景仿真服务器组成。并从数据流的角度详述了硬件子系统间和核心软件模块内部的数据交流和转换。 这套系统不仅仅是单纯的视景仿真,还包括动力学的仿真。因此除了利用软件的内置动力学模块,还建立了三个数学模型,起着扩充海洋动力学模块的功能。依据“海洋石油201”的设计参数,论述利用海浪谱密度函数对随机波浪模型建模和编程的方法,利用虚拟仿真软件对船舶在不同海况下、自由航行时的运动情况进行仿真。对传统铺管理论和吊机运动学理论进行了阐述,并比较不同理论间的优缺点,结合本项目开发的数学模型,给出了软件实现。 人机交互软件的前台功能是显示数据输入、输出面板和显示仿真画面,后台功能是封装虚拟仿真控件、集成各个子功能模块、数学模型模块,是软件系统的核心模块。描述软件的主界面布局,并对界面上的不同控件进行了二次开发。以典型的子功能模块为例介绍了一般开发技术。深海铺管起重船作业视景仿真系统是一套半物理仿真系统,不同的硬件子系统间存在着数据的交换。这个功能由网络模块负责。分析子系统间传输的数据构成和特点,设计用于信息交换的数据包,利用UDP协议建立硬件子系统间的通信。核心软件内部同样存在着数据流的交换,其中一部分是视景仿真控件和人机交互界面间的交换。分析二者间的数据结构和交换流程。 集成界面和各子功能模块,使之成为软件系统。为了验证软件集成的效果,仿真铺管和起重两个重要作业过程。总结系统集成和仿真过程中遇到的一些问题。 |
| 作者： | 田庆元 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 弓海霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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