塔式起重機訓(xùn)練仿真系統(tǒng)的建模仿真研究.pdf

1、塔式起重機具有工作幅度大、覆蓋面積廣、工作效率高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于建筑施工現(xiàn)場。塔式起重機的操作直接影響到人民的生命和財產(chǎn)安全，所以我國法律規(guī)定新司機必須到政府批準(zhǔn)的培訓(xùn)中心參加培訓(xùn)，取得資格證書后方可從事此項工作。由于塔機司機高空作業(yè)，危險性高、環(huán)境惡劣，給培訓(xùn)工作帶來了困難，因此迫切需要建立一個塔式起重機駕駛模擬平臺。我國尚沒有開發(fā)塔式起重機模擬駕駛平臺，對這一系統(tǒng)的研究也不多，在中外文獻(xiàn)中有一些關(guān)于塔式起重機模擬系統(tǒng)開發(fā)的報道，

2、但是所見實物很少。本文根據(jù)實際需求，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality，VR)對塔式起重機操作進(jìn)行視景仿真，開發(fā)出一套塔式起重機模擬駕駛視景仿真系統(tǒng)。主要研究工作如下： 1.確定塔式起重機仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合目前國內(nèi)外起重設(shè)備模擬訓(xùn)練技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，通過分析塔式起重機的操作特點和仿真要求，確定了塔式起重機仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提出了系統(tǒng)實現(xiàn)的技術(shù)方案，并驗證了方案的可行性。 2.建立了

3、塔式起重機的動力學(xué)模型。根據(jù)塔式起重機運動特性，利用Lagrange-Euler運動方程，研究并建立了塔式起重機進(jìn)行變幅、回轉(zhuǎn)和起升三種運動工況的動力學(xué)模型，并對其線性化，得到塔式起重機三種運動的仿真動力學(xué)模型，為實現(xiàn)逼真的視景效果奠定了理論基礎(chǔ)。 3.建立了塔式起重機三維實體模型。在分析塔式起重機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用建模軟件MultiGen Creator建立了塔式起重機三維實體模型，并研究了建模過程中的關(guān)鍵技術(shù)和模型優(yōu)化技術(shù)。

4、 4.實現(xiàn)了塔式起重機視景仿真功能。利用軟件Vega及其圖形界面Lynx中加載三維模型，配置虛擬場景，構(gòu)建出一個虛擬視景仿真環(huán)境。根據(jù)塔式起重機的動力學(xué)模型，利用VC++和Vega,實現(xiàn)了塔式起重機訓(xùn)練仿真系統(tǒng)的視景顯示，并分析和研究了塔式起重機訓(xùn)練仿真系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)問題。 仿真結(jié)果表明本系統(tǒng)具有較高的真實度，為塔式起重機視景仿真做了準(zhǔn)備工作，為模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，對培養(yǎng)高素質(zhì)的塔式起重機操作人員、降低培訓(xùn)成