超大型双桨双舵船舶运动数学模型与虚拟仿真

系统仿真学报 ›› 2015, Vol. 27 ›› Issue (9): 1976-1982.

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超大型双桨双舵船舶运动数学模型与虚拟仿真

郭晨, 焉丽飞, 沈海青

大连海事大学船舶自动化与仿真器研究所,大连 116026

收稿日期:2015-05-12 修回日期:2015-07-22 出版日期:2015-09-08 发布日期:2020-08-07
作者简介:郭晨(1956-),男,江苏人,博士,教授,博导,研究方向为船舶系统仿真与自动控制系统、智能控制理论与应用;焉丽飞(1990-),女,山东人,硕士,研究方向为船舶运动仿真与智能控制。
基金资助:
国家自然科学基金项目(61374114); 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(3132014321)

Mathematical Model of Maneuvering Motion and Virtual Simulation for Ultra Large Twin-propeller Twin-rudder Ship

Guo Chen, Yan Lifei, Shen Haiqing

Institute of Ship Automation and Simulator, Dalian Maritime University, Dalian 116026

Received:2015-05-12 Revised:2015-07-22 Online:2015-09-08 Published:2020-08-07

摘要/Abstract

摘要： 建立了常速域大洋航行工况下超大型双桨双舵集装箱船舶三自由度运动数学模型。讨论了该船舶模型的旋回试验和Z型试验仿真。将实际船舶操纵过程抽象化,应用虚拟现实技术建立船舶,舵轮、螺旋桨和舵叶局部三维实体模型,通过虚拟场景和响应的三维模型来仿真显示船舶姿态和操纵的动态过程。基于Vega API,在MFC框架下,设计并完成大型双桨双舵船舶操纵运动虚拟仿真系统。所生成的船舶操纵仿真系统,可实现场景切换,环境切换、操纵方式切换以及视角切换等功能。可用以完成对船舶运动控制策略的仿真验证和控制算法优化。

关键词: 双桨双舵船舶, 船舶运动, 数学模型, 虚拟现实, Vega

Abstract: A three-degree freedom mathematical model of maneuvering motion for an ultra-large type container ship with twin-propeller twin-rudder is established, with turning circle test and zig-zig test simulation results to verify it. By abstracting the ship maneuvering process, the three-dimensional model of ship, helm, propeller and rudder are modeled according to virtual reality technology, and then the ship posture and the dynamic process of ship maneuvering are displayed by the virtual scene and the responsive three-dimensional model. A virtual simulation system for the maneuvering of ultra large twin-propeller twin-rudder ship is established by the MFC framework and the Vega API. The functions including scenes switching, environment switching, maneuvering switching and viewpoint switching are completed in the virtual simulation system. The system also could be used as a platform for simulation verification of ship maneuvering control strategy and optimization of control algorithm.

Key words: twin-propeller twin-rudder ship, ship motion, mathematical model, virtual reality, Vega

中图分类号:

TP391.9

郭晨, 焉丽飞, 沈海青. 超大型双桨双舵船舶运动数学模型与虚拟仿真[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(9): 1976-1982.

Guo Chen, Yan Lifei, Shen Haiqing. Mathematical Model of Maneuvering Motion and Virtual Simulation for Ultra Large Twin-propeller Twin-rudder Ship[J]. Journal of System Simulation, 2015, 27(9): 1976-1982.

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超大型双桨双舵船舶运动数学模型与虚拟仿真

Mathematical Model of Maneuvering Motion and Virtual Simulation for Ultra Large Twin-propeller Twin-rudder Ship

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