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卸船机模拟训练系统和抓斗防摆控制研究
| 论文题名： | 卸船机模拟训练系统和抓斗防摆控制研究 |
| 关键词： | 抓斗卸船机;防摆操作;司机培训;计算机仿真 |
| 摘要： | 桥式抓斗卸船机作为当今广泛应用的码头装卸设备之一，在码头的物料输送过程中起着举足轻重的作用。为了提高卸船机的工作效率和码头的经济效益，提升卸船机司机的操作水平以及改进卸船机小车的运行方式都是需要解决的重点问题。本文在研究和分析了桥式抓斗卸船机的结构特点和运行原理的基础上，分别对上述两个问题展开讨论，并提出了各自的解决方案。 本文引入模拟训练系统来提高卸船机司机的操作水平。该系统能通过软件再现真实卸船机系统的行为，逼真地实时模拟被操作对象的各种特性、现象和参数变化等，具有节能、安全、经济、高效等优点，能有效改善训练条件，从而达到提升司机操作水平的目的。该部分工作主要分为四个部分：首先，本文在实地考察浙江宁波北仑发电厂码头、对卸船机结构和性能进行分析的基础上，根据基于虚拟现实建模语言（VRML）的三维视景生成原理，采用三维视景可视化建模软件V-RealmBuilder对码头进行了3D图像建模，包括卸船机、物料船、房子等。其次，本文对卸船机的运动过程进行了分析，根据运动学原理，建立了小车、抓斗等关键对象的运动方程，并利用Simulink仿真软件强大的编程建模能力和数值计算能力，一一建立这些对象的模型。然后，在通信方面，本文采用OPC技术实现操作台PLC与主控计算机的数据交换，既能保证模拟训练系统实时性要求，同时利用MATLAB提供的OPC接口，操作简单方便。最后，利用VR工具箱将创建好的码头三维视景模型关联到Simulink中，实现动力学模型与三维视景模型的连接。改进桥式抓斗卸船机小车的运行方式一般包括两方面内容：防止小车运行过程中抓斗不必要的摆动以及减小卸料周期。本文在分析桥式抓斗卸船机小车水平运行及抓斗摆动规律的基础上，运用最优控制理论，结合现场操作经验，提出一种能有效防摆，并节省卸料时间的小车优化运行方式，希望能够在提高卸船机工作效率方面提供一些参考。最后，本文对上述两方面工作进行了验证分析。对研究开发的模拟训练系统进行了仿真运行，并利用该系统的动力学模型，验证了提出的小车优化运行方式的有效性，由仿真结果可知，本文设计的模拟训练系统可以实时地模拟卸船机的装卸过程，并且具有良好的交互性和沉浸感；而所提出的小车优化运行控制算法也很好的实现了对抓斗摆动的控制，提高了卸料效率。目前，本文设计的卸船机模拟训练系统已经在浙江宁波北仑发电厂投入了使用，并取得了良好的培训效果。 |
| 作者： | 陈立铭 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 颜文俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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