Link xem tivi trực tuyến nhanh nhất xem tivi trực tuyến nhanh nhất xem phim mới 2023 hay nhất xem phim chiếu rạp mới nhất phim chiếu rạp mới xem phim chiếu rạp xem phim lẻ hay 2022, 2023 xem phim lẻ hay xem phim hay nhất trang xem phim hay xem phim hay nhất phim mới hay xem phim mới link phim mới

Link xem tivi trực tuyến nhanh nhất xem tivi trực tuyến nhanh nhất xem phim mới 2023 hay nhất xem phim chiếu rạp mới nhất phim chiếu rạp mới xem phim chiếu rạp xem phim lẻ hay 2022, 2023 xem phim lẻ hay xem phim hay nhất trang xem phim hay xem phim hay nhất phim mới hay xem phim mới link phim mới

intTypePromotion=1
ADSENSE

Xây dựng hệ thống mô phỏng 3D động học tàu thủy

Chia sẻ: ViXuka2711 ViXuka2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

40
lượt xem
0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết này trình bày một phương pháp mô phỏng 3D động học đối tượng tàu thủy. Chuyển động của một con tàu khi hành trình trên biển phụ thuộc vào sự tương tác giữa các lực và mômen do sóng, gió và hải lưu cũng như các lực và mômen liên quan đến điều động tàu.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Xây dựng hệ thống mô phỏng 3D động học tàu thủy

Từ những kết quả đạt được cho thấy giải thuật Fuzzy-TS có hiệu suất cao trong điều khiển hệ<br /> thống định động so với phương pháp thông thường khác như PID. Biên độ trượt ngang, trượt dọc cũng<br /> như quay trở dao động thấp và ổn định ngay cả khi đối tượng hoạt động dưới ảnh hưởng môi trường<br /> như sóng, gió và dòng chảy hay thành phần sóng bậc cao tác động đầu ra đối tượng.<br /> 5. Kế t luâ ̣n<br /> Yếu tố môi trường ảnh hưởng rất lớn đến cân bằng thân tàu, nếu bộ điều khiển hệ thống DP<br /> tàu dịch vụ không bao hàm những tác động không tích cực trên thì mục tiêu điều khiển rất khó<br /> thực hiện. Phương pháp đề xuất Fuzzy-TS đã ước lượng tương đối chính xác và triệt tiêu những<br /> ảnh hưởng không mong muốn này, từ đó nâng cao chất lượng điều khiển giúp đối tượng tàu duy<br /> trì vị trí và hướng mong muốn theo thời gian. Tuy nhiên vấn đề cần được xem xét ở phạm vi, mức<br /> độ ảnh hưởng rộng hơn của nhiều thành phần, có thể sử dụng giải thuật di truyền để hoàn thiện<br /> việc ước lượng chính xác biên độ nhiễu, qua đó tối ưu hóa chất lượng điều khiển là hướng mở<br /> trong tương lai.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Guoqing Xia, Xiaocheng Shi, Mingyu Fu, Hongjian Wang and Xinqian Bian, “Design of Dynamic<br /> Positioning Systems Using Hybrid CMAC-based PID Controller for A Ship”,The IEEE<br /> international conference on mechatronics & automation, pp.825-830, 2005.<br /> [2]. Wen-Jer Chang, Guo-Jang Chen and Yi-Lin Yeh, “Fuzzy Control of Dynamic Positioning<br /> Systems for Ships”, Journal of marine Science and Technology, Vol. 10, No. 1, pp. 47-53, 2002.<br /> [3]. Steinar Saelid, Jenssen, Jens G. Balchen, “Design and Analysis of a Dynamic Positioning<br /> System Based on Kalman Filtering and Optimal Control”, Master of Science in Mathematics<br /> Islamia University Bahawalpur, Pakistan, April 2012.<br /> [4]. Phung Hung Nguyen, Viet Thanh Nguyen, “Ship Dynamic Positioning System”, Journal of<br /> marine Technology, pp. 38 - 42, 2008.<br /> [5]. T.I. Fossen, “Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control”, John Wiley and<br /> Sons, Ltd, 2011.<br /> [6]. T.I. Fossen, “Marine Control Systems - Guidance, Navigation and Control of Ship, Rigs and<br /> Underwater Vehicles”, Marine Cybernetics, Trondheim, Norway, 2002.<br /> <br /> Ngày nhận bài: 18/4/2017<br /> Ngày phản biện: 06/6/2017<br /> Ngày duyệt đăng: 20/6/2017<br /> <br /> XÂY DỰNG HỆ THỐNG MÔ PHỎNG 3D ĐỘNG HỌC TÀU THỦY<br /> BUIDING 3D SIMULATION SYSTEM OF THE DYNAMICS OF A MARINE SHIP<br /> ĐOÀN HỮU KHÁNH, PHẠM MINH THẢO, NGUYỄN VĂN HÙNG,<br /> ĐÀO XUÂN TÙNG, NGUYỄN CAO SƠN<br /> Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam<br /> Tóm tắt<br /> Bài báo này trình bày một phương pháp mô phỏng 3D động học đối tượng tàu thủy.<br /> Chuyển động của một con tàu khi hành trình trên biển phụ thuộc vào sự tương tác giữa<br /> các lực và mômen do sóng, gió và hải lưu cũng như các lực và mômen liên quan đến<br /> điều động tàu. Trên cơ sở đó, các phương pháp mô hình hóa chuyển động của tàu với<br /> sóng, gió, hải lưu, dưới tác động của bánh lái và thiết bị đẩy được phân tích trong hệ trục<br /> 6 bậc tự do. Khi được kiểm nghiệm bằng phần mềm Unity3D thì hệ thống hoạt động tốt,<br /> đáp ứng được các yêu cầu đặt ra.<br /> Từ khóa: Mô phỏng, tàu thủy, mô hình hóa.<br /> Abstract<br /> This paper presents an effective method of building modelling and 3D simulation of the<br /> dynamics of a marine ship. The motion that a ship undergoes at sea is dependent on the<br /> interaction between the forces and moments due to waves, wind and currents as well as<br /> the forces and moments related to ship manoeuvring. On that basis, the methods for<br /> modelling of ships motion in waves, wind and currents with rudder movement, propulsion<br /> is analysed in 6 DOF (degrees of freedom). When the research results were tested with<br /> Unity3D software, the system performed well, meeting the requirements earlier.<br /> Keywords: Simulation, marine ship, modelling.<br /> <br /> Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 96<br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Việt Nam là đất nước có đường bờ biển dài nên các hoạt động giao thông đường thủy<br /> chiếm một tỉ trọng khá lớn. Hiện nay, ở nước ta các công ty vận tải biển ngày càng phát triển về<br /> chất lượng dịch vụ, số lượng đội tàu cũng như đội ngũ thuyền viên. Vì vậy, việc nghiên cứu các<br /> phương pháp để tiếp cận và vận hành tốt con tàu là một nhiệm vụ rất quan trọng với những người<br /> đào tạo nguồn nhân lực lao động cho lĩnh vực này. Bên cạnh việc đào tạo thuyền viên bằng các<br /> thiết bị thật rất tốn kém về kinh tế và khó tạo ra các tình huống thực tập như thực tế thì một xu<br /> hướng rất phổ biến là sử dụng các công nghệ thực tế ảo, giả lập các tình huống trong thực tế,... để<br /> huấn luyện cho học viên trước khi học viên thực tập trên các con tàu thực.<br /> Trên thế giới có khá nhiều hãng nghiên cứu, chế tạo các hệ thống mô phỏng động học tàu<br /> thủy, mô phỏng buồng máy, bảng điện chính tàu thủy,... như các hãng: Kongsberg Marine,<br /> Transas, Taiyo, ARI,... Tuy nhiên, khi sử dụng các sản phẩm mô phỏng của các hãng trên đây<br /> chúng ta luôn gặp một số các hạn chế như: Dữ liệu bản đồ địa hình, địa vật của luồng lạch,<br /> cảng,... không được cập nhật thường xuyên và xây dựng không giống như địa hình, địa vật thực ở<br /> trong nước; giao diện mô hình 3D được sử dụng thường không sát với yêu cầu và không tùy biến<br /> với một con tàu cụ thể nào. Mặt khác các hệ thống của nước ngoài thường độc lập, dữ liệu không<br /> mở và không hỗ trợ việc trao đổi thông tin giữa các phòng mô phỏng với nhau để tạo ra một hệ<br /> thống hoàn chỉnh như con tàu. Bên cạnh đó, giá thành của các sản phẩm do nước ngoài sản xuất<br /> thường rất cao, vấn đề bảo hành, bảo trì cũng gây tốn kém, mất nhiều thời gian do khoảng cách<br /> địa lý cũng là những khó khăn cho người sử dụng trong nước. Vì vậy, để chủ động về mặt công<br /> nghệ và ứng dụng được lý thuyết vào thực tiễn, ta cần nghiên cứu xây dựng hệ thống mô phỏng,<br /> mô hình hóa 3D động học tày thủy nhằm giảm bớt những hạn chế đã nêu ở trên là một hướng tiếp<br /> cận rất thiết thực.<br /> 2. Phương trình động học và các lực tác động lên con tàu<br /> Để thực hiện mô phỏng 3D quá trình động học của con tàu giống với thực tế thì trước tiên<br /> đòi hỏi nhà thiết kế phải có đầy đủ các phương trình toán mô hình hóa đối tượng con tàu. Theo tài<br /> liệu [2, 3] với cách chọn tọa độ như hình 1 và chọn tọa độ trọng tâm C thích hợp ta có hệ phương<br /> trình 6 bậc tự do mô tả động học của con tàu như (1) sau đây:<br /> <br /> <br /> <br /> p (lắc ngang)<br /> C X0<br /> u (trượt dọc)<br /> <br /> <br /> q (lắc dọc) r (quay trở) O X<br /> rc<br /> v (trượt ngang) w (trượt đứng)<br /> Y0 Cố định trên<br /> Z0 trái đất<br /> <br /> <br /> Y<br /> Z<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Các hệ tọa độ của 1 con tàu<br /> m u  vr  wq  xG  q  r<br /> 2 2<br />   y  pq  r   z  pr  q <br /> G G X<br /> <br /> m v  wp  ur  yG  r 2  p 2   zG  qr  p   xG  qp  r   Y<br /> <br /> m  w  uq  vp  xG  p 2  q 2   xG  rp  q   yG  rq  p   Z<br /> <br /> I x p   I z  I y  qr  m  yG  w  uq  vp   zG  v  wp  ur    K<br /> I y q   I x  I z  rp  m  zG  u  vr  wq   xG  w  uq  vp    M<br /> <br /> I z r   I y  I x  pq  m  xG  v  wp  ur   yG  u  vr  wq   N (1)<br /> <br /> Trong đó: x, y, z là tọa độ của chuyển động dọc theo các trục X , Y , Z ;  , , là góc Euler<br /> của chuyển động quay quanh các trục X , Y , Z ; u, v, w là vận tốc dài dọc theo các trục X 0 (trượt<br /> dọc - surge), Y0 (trượt ngang - sway), Z0 (trượt đứng - heave); p, q, r là vận tốc góc quay quanh<br /> các trục X 0 (lắc ngang - roll), Y0 (lắc dọc - pitch), Z0 (quay trở - yaw). Bằng cách tách các lực và<br /> mômem X , Y , Z , K , M , N của (1) thành hai phần, một phần là các ảnh hưởng của các yếu tố<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 97<br /> nhiễu bên ngoài và một phần là tín hiệu điều khiển là lực đẩy do các thiết bị đẩy tạo ra, khi đó theo<br /> [1] phương trình (1) có thể được viết lại như sau:<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2