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船用起重机动态模拟系统

船用起重机动态模拟系统

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作者：杨艳良吉林大学

学位级别：硕士

现如今,我国的经济正在飞速发展,而海上运输在经济腾飞中起着非常重要的作用。在海中运输中,会经常使用船用起重机装卸货物。船用起重机是与甲板固定的起重机,主要用来进行货物搬运,工作在大型货船、港口和轮船之间。然而,船用起重机在... 详细信息

现如今,我国的经济正在飞速发展,而海上运输在经济腾飞中起着非常重要的作用。在海中运输中,会经常使用船用起重机装卸货物。船用起重机是与甲板固定的起重机,主要用来进行货物搬运,工作在大型货船、港口和轮船之间。然而,船用起重机在海上进行作业时,会受到海浪的影响,从而增加了船用起重机操纵难度,进而降低起重机的工作速率,也对操作人员的安全产生重大影响。对于这种情况,就要提高操作人员的操作技能。而从高效、经济、安全的角度出发,在进行人员训练时,船用起重机模拟器训练操作人员与实机相比有非常明显的优势。本文是以回转悬臂式船用起重机为参考模型进行模拟器搭建。在模拟器搭建过程中,主要是对模拟器的硬件和视景进行构建。船用起重机的硬件平台包含驾驶座椅、操纵机构和驾驶窗。船用起重机的视景主要是描述船用起重机在吊装过程。在研究船用起重机的虚拟吊装过程中,主要是对吊重系统和虚拟绳索进行研究。当对船用起重机的吊重系统进行动力学建模时,由于船用起重机在海中作业时,会受到风浪的影响,所以在吊重的建模过程中加入风浪的影响。当模拟虚拟环境中的绳索时,能否真实有效的模拟出绳索随吊重运动的状态,直接决定着视景效果的逼真度,而使用质量弹簧系统能够形象的模拟绳索,因此本文使用质量弹簧系统来模拟虚拟环境中的绳索。通过对船用起重机的视景和硬件进行构建,最终形成了具有良好视觉效果的起重机模拟器。论文的主要内容包括:1.对船用起重机吊重进行动力学建模。在对该吊重进行建模时,首先为模型建立非惯性坐标系,然后分析船体与吊重的绝对运动和相对运动,最后应用拉格朗日方法搭建了起重机吊重的动力学。2.对虚拟环境中的绳索进行建模。应用质量弹簧系统进行绳索物理建模,然后在对质量弹簧系统中质量点的实时位置变化进行阐述。最后通过Hermite曲线将每个质量点链接起来,并将曲线进行贴图。3.对船用起重机的动态场景和静态场景进行建模。通过一定的方式实现屏幕的布置,然后投影技术实现模拟器的屏幕拼接。

关键词：船用起重机模拟器动力学建模虚拟绳索模拟屏幕拼接

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