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虛擬現實環境下綜采工作面三機監測與動態規劃方法

作者：謝嘉成
出版社：機械工業
ISBN：9787111635628

出版日期：2019/12/01
裝幀：平裝
頁數：166

人民幣：RMB 55 元售價：元

內容大鋼

本書將「虛擬現實」「互聯網+」「物聯網」等新一代信息網路技術綜合於一體，構建真實綜采工作面「三機」的實時工作運行狀態的虛擬鏡像，開展VR監測與動態規劃方法研究，建立了一種3D全景顯示、可靠性高、時效性強、畫面清晰細膩的VR監測與規劃系統，取得了實質性的進展和成果；革新了現有綜采工作面「視頻+數據」監測監控技術，克服了目前主流監控模式視頻和數據分離、承載受限、整合難度大、顯示效果不佳等缺陷，從技術上保證綜采裝備的安全運行。
本書可為數字孿生技術、煤機裝備結構設計、虛擬模擬技術在工程領域的應用等提供依據和參考，可供機械、礦山、自動化、電腦、軟體、航空、軍事等領域從事現代機械設計、虛擬現實模擬與監測監控技術研究、人機交互設備研發的科研和工程技術人員，以及高等院校相關專業的研究生和高年級本科生使用和參考。

作者介紹

謝嘉成

前言
第1章  緒論
  1.1  引言
  1.2  研究背景、目的與意義
    1.2.1  研究背景
    1.2.2  研究目的
    1.2.3  研究意義
  1.3  國內外研究動態
    1.3.1  綜采工作面「三機」工況監測方法
    1.3.2  綜采工作面「三機」VR場景模擬
    1.3.3  綜采工作面「三機」VR監測
    1.3.4  綜采工作面「三機」VR規劃
    1.3.5  目前研究存在的問題和不足
  1.4  主要研究內容與技術路線
  1.5  小結
第2章  綜采工作面單機工況監測與虛擬模擬方法
  2.1  引言
  2.2  物理信息感測體系的建立
    2.2.1  採煤機感測器布置
    2.2.2  液壓支架感測器布置
    2.2.3  刮板輸送機感測器布置
  2.3  綜采裝備單機姿態監測方法
    2.3.1  採煤機姿態監測方法
    2.3.2  刮板輸送機姿態監測方法
    2.3.3  液壓支架姿態監測方法
  2.4  基於Unity3D的液壓支架部件無縫聯動方法
    2.4.1  液壓支架虛擬模擬方法整體思路
    2.4.2  模型構建與修補
    2.4.3  虛實無縫聯動方法
    2.4.4  人機交互模式與方法
  2.5  基於Unity3D的刮板輸送機虛擬彎曲技術
    2.5.1  模型構建與修補
    2.5.2  刮板輸送機虛擬彎曲技術
  2.6  基於Unity3D的採煤機虛擬記憶截割方法
    2.6.1  虛擬記憶截割理論與方法
    2.6.2  記憶截割數學模型
    2.6.3  實時虛擬採煤機滾筒高度補償策略
    2.6.4  虛擬控制器
    2.6.5  虛擬交互
    2.6.6  採煤機虛擬記憶截割界面
  2.7  小結
第3章  VR環境下綜采工作面「三機」工況監測與模擬方法
  3.1  引言
  3.2  「三機」水平理想底板虛擬協同模擬
    3.2.1  「三機」水平理想底板虛擬協同/感知方法
    3.2.2  採煤機虛擬行走關鍵技術
    3.2.3  採煤機與液壓支架相互感知技術
    3.2.4  液壓支架與液壓支架相互感知技術
    3.2.5  液壓支架與刮板輸送機相互感知技術
    3.2.6  虛擬「三機」與採煤工藝耦合技術

    3.2.7  時間、單位一致原理
  3.3  採煤機與刮板輸送機進刀姿態耦合方法
    3.3.1  總體方法與思路
    3.3.2  彎曲段求解計算過程模型
    3.3.3  彎曲段溜槽姿態求解
    3.3.4  採煤機行走路徑更新與解算
    3.3.5  液壓支架推移液壓缸伸長長度計算
  3.4  採煤機和刮板輸送機聯合定位定姿方法
    3.4.1  總體方法與思路
    3.4.2  單機定位定姿方法
    3.4.3  橫向單刀運行採煤機與刮板輸送機定位定姿耦合分析
    3.4.4  基於Unity3D的規劃軟體開發
    3.4.5  基於信息融合技術的定位定姿融合策略
    3.4.6  基於先驗角度的反向映射標記策略
  3.5  群液壓支架之間記憶姿態方法
    3.5.1  液壓支架記憶姿態思想來源
    3.5.2  基於灰色馬爾科夫理論與滾動預測方法的記憶姿態方法
    3.5.3  液壓支架支撐高度與採煤機截割頂板軌跡關係分析
    3.5.4  記憶姿態VR監測方法
  3.6  小結
第4章  VR環境下綜采工作面「三機」工況監測系統
  4.1  引言
  4.2  綜采工作面裝備Digital Twin理論
    4.2.1  Digital Twin理論介紹
    4.2.2  綜采工作面裝備+「Digital Twin」融合
  4.3  VR+LAN「三機」工況監測系統總體框架設計
    4.3.1  系統設計目標
    4.3.2  總體設計
    4.3.3  硬體設計
    4.3.4  軟體設計
    4.3.5  實時感測系統
  4.4  基於Unity3D的VR監測方法
    4.4.1  VR環境下狀態變數的預留
    4.4.2  實時讀取與接人數據方法
    4.4.3  底層數學模型實時計算方法
    4.4.4  採煤環境信息的實時渲染
    4.4.5  故障發生畫面表示
    4.4.6  實時切換視頻監控畫面等方法在VR環境下的實現
  4.5  基於LAN的虛擬監測與實時同步方法
    4.5.1  主機協同方法與方式
    4.5.2  基於RPC技術的協同與數據流動
  4.6  多軟體實時耦合策略
    4.6.1  組態王+SQL Server
    4.6.2  SQL Server+Unity3D
    4.6.3  Matlab軟體計算結果處理
  4.7  原型系統開發
  4.8  小結
第5章  VR環境下綜采工作面「三機」動態規劃方法
  5.1  引言
  5.2  「三機」VR協同規劃環境框架設計

    5.2.1  總體框架
    5.2.2  「三機」協同數學模型
    5.2.3  基於MAS的「三機」協同規劃模型
    5.2.4  「三機」協同VR規劃方法
  5.3  「三機」協同數學模型構建
    5.3.1  採煤機牽引速度與刮板輸送機運量耦合模型
    5.3.2  採煤機牽引速度、調高動作與煤岩環境耦合模型
    5.3.3  液壓支架跟機控制與採煤機速度耦合策略
    5.3.4  液壓支架跟機與頂底板條件耦合策略
    5.3.5  刮板輸送機形態與液壓支架推移液壓缸耦合模型
  5.4  「三機」Agent模型構建
    5.4.1  採煤機Agent模型
    5.4.2  刮板輸送機Agent模型
    5.4.3  液壓支架Agent模型
    5.4.4  液壓系統Agent模型
    5.4.5  井下環境Agent模型
  5.5  「三機」VR規劃方法（FMUnitySim）
    5.5.1  井下環境建模
    5.5.2  時間、單位一致原理
    5.5.3  GUI界面與交互
  5.6  小結
第6章  VR環境下綜采工作面「三機」監測與規劃方法試驗
  6.1  引言
  6.2  試驗設備與環境介紹
    6.2.1  綜采裝備成套試驗系統
    6.2.2  綜采裝備樣機系統
    6.2.3  所需要的感測器及部分信號採集傳輸設備
  6.3  單機姿態監測方法
    6.3.1  採煤機和刮板輸送機姿態監測方法
    6.3.2  液壓支架姿態監測方法
    6.3.3  試驗結論
  6.4  VR環境下綜采工作面「三機」工況監測與模擬方法
    6.4.1  虛擬記憶截割試驗
    6.4.2  彎曲段進刀試驗
    6.4.3  採煤機和刮板輸送機聯合定位定姿試驗
    6.4.4  群液壓支架記憶姿態試驗
    6.4.5  試驗結論
  6.5  VR監測系統和方法試驗
    6.5.1  液壓支架VR監測試驗
    6.5.2  區域網協同試驗
    6.5.3  VR+LAN「三機」工況監測試驗
    6.5.4  試驗結論
  6.6  「三機」規劃試驗
    6.6.1  「三機」規劃條件設置
    6.6.2  模擬試驗設計
    6.6.3  最佳參數匹配
    6.6.4  試驗結論
  6.7  小結
參考文獻

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