| 摘要 | 第3-5页 |
| abstract | 第5-7页 |
| 第一章 绪论 | 第14-34页 |
| 1.1 引言 | 第14-15页 |
| 1.2 研究背景、目的与意义 | 第15-18页 |
| 1.2.1 研究背景 | 第15-16页 |
| 1.2.2 研究目的 | 第16-18页 |
| 1.2.3 研究意义 | 第18页 |
| 1.3 国内外研究动态 | 第18-31页 |
| 1.3.1 综采工作面“三机”工况监测方法方面 | 第18-22页 |
| 1.3.2 综采工作面“三机”VR场景仿真方面 | 第22-23页 |
| 1.3.3 综采工作面“三机”VR监测方面 | 第23-28页 |
| 1.3.4 综采工作面“三机”VR规划方面 | 第28-29页 |
| 1.3.5 目前研究存在的问题和不足 | 第29-31页 |
| 1.4 主要研究内容与技术路线 | 第31-33页 |
| 1.5 小结 | 第33-34页 |
| 第二章 综采工作面单机工况监测与虚拟仿真方法 | 第34-64页 |
| 2.1 引言 | 第34页 |
| 2.2 物理信息传感体系的建立 | 第34-37页 |
| 2.2.1 采煤机传感器布置 | 第34-35页 |
| 2.2.2 液压支架传感器布置 | 第35-36页 |
| 2.2.3 刮板输送机传感器布置 | 第36-37页 |
| 2.3 综采装备单机姿态监测方法 | 第37-42页 |
| 2.3.1 采煤机姿态监测方法 | 第37-38页 |
| 2.3.2 刮板输送机姿态监测方法 | 第38-39页 |
| 2.3.3 液压支架姿态监测方法 | 第39-42页 |
| 2.4 基于Unity3d的液压支架部件无缝联动方法 | 第42-50页 |
| 2.4.1 液压支架虚拟仿真方法整体思路 | 第42-43页 |
| 2.4.2 模型构建与修补 | 第43-44页 |
| 2.4.3 虚实无缝联动方法 | 第44-48页 |
| 2.4.4 人机交互模式与方法 | 第48-50页 |
| 2.5 基于Unity3d的刮板输送机虚拟弯曲技术 | 第50-54页 |
| 2.5.1 模型构建与修补 | 第50-51页 |
| 2.5.2 刮板输送机虚拟弯曲技术 | 第51-54页 |
| 2.6 基于Unity3d的采煤机虚拟记忆截割方法 | 第54-63页 |
| 2.6.1 虚拟记忆截割理论与方法 | 第55-56页 |
| 2.6.2 记忆截割数学模型 | 第56-57页 |
| 2.6.3 实时虚拟采煤机滚筒高度补偿策略 | 第57-59页 |
| 2.6.4 虚拟控制器 | 第59-61页 |
| 2.6.5 虚拟交互 | 第61-62页 |
| 2.6.6 采煤机虚拟记忆截割界面 | 第62-63页 |
| 2.7 小结 | 第63-64页 |
| 第三章 VR环境下综采工作面“三机”工况监测与仿真方法 | 第64-104页 |
| 3.1 引言 | 第64-65页 |
| 3.2 “三机”水平理想底板虚拟协同仿真 | 第65-71页 |
| 3.2.1 “三机”水平理想底板虚拟协同/感知方法 | 第65页 |
| 3.2.2 采煤机虚拟行走关键技术 | 第65-67页 |
| 3.2.3 采煤机与液压支架相互感知技术 | 第67-69页 |
| 3.2.4 液压支架与液压支架相互感知技术 | 第69页 |
| 3.2.5 液压支架与刮板输送机相互感知技术 | 第69页 |
| 3.2.6 虚拟“三机”与工艺耦合技术 | 第69-70页 |
| 3.2.7 时间、单位一致原理 | 第70-71页 |
| 3.3 采煤机与刮板输送机进刀姿态耦合方法 | 第71-81页 |
| 3.3.1 总体方法与思路 | 第71-73页 |
| 3.3.2 弯曲段求解计算过程模型 | 第73-75页 |
| 3.3.3 弯曲段溜槽姿态求解 | 第75-76页 |
| 3.3.4 采煤机行走路径更新与解算 | 第76-80页 |
| 3.3.5 液压支架推移油缸伸长长度计算 | 第80-81页 |
| 3.4 采煤机和刮板输送机联合定位定姿方法 | 第81-94页 |
| 3.4.1 总体方法与思路 | 第82-84页 |
| 3.4.2 单机定位定姿方法 | 第84页 |
| 3.4.3 横向单刀运行采煤机与刮板输送机定位定姿耦合分析 | 第84-89页 |
| 3.4.4 基于Unity3d的规划软件开发 | 第89-90页 |
| 3.4.5 基于信息融合技术的定位定姿融合策略 | 第90-93页 |
| 3.4.6 基于先验角度的反向映射标记策略 | 第93-94页 |
| 3.5 群液压支架之间记忆姿态方法 | 第94-102页 |
| 3.5.1 液压支架记忆姿态思想来源 | 第95-98页 |
| 3.5.2 基于灰色马尔科夫理论与滚动预测方法的记忆姿态方法 | 第98-100页 |
| 3.5.3 液压支架支撑高度与采煤机截割顶板轨迹关系分析 | 第100-102页 |
| 3.5.4 记忆姿态VR监测方法 | 第102页 |
| 3.6 小结 | 第102-104页 |
| 第四章 VR环境下综采工作面“三机”工况监测系统 | 第104-128页 |
| 4.1 引言 | 第104页 |
| 4.2 综采工作面装备Digitaltwin理论 | 第104-106页 |
| 4.2.1 Digital理论介绍 | 第104-105页 |
| 4.2.2 综采工作面装备+“Digitaltwin”融合 | 第105-106页 |
| 4.3 VR+LAN“三机”工况监测系统总体框架设计 | 第106-112页 |
| 4.3.1 系统设计目标 | 第106-107页 |
| 4.3.2 总体设计 | 第107-110页 |
| 4.3.3 硬件设计 | 第110-111页 |
| 4.3.4 软件设计 | 第111-112页 |
| 4.3.5 实时传感系统 | 第112页 |
| 4.4 基于Unity3d的VR监测方法 | 第112-117页 |
| 4.4.1 VR环境下状态变量的预留 | 第113-114页 |
| 4.4.2 实时读取与接入数据方法 | 第114页 |
| 4.4.3 底层数学模型实时计算方法 | 第114-115页 |
| 4.4.4 采煤环境信息的实时渲染 | 第115-116页 |
| 4.4.5 故障发生画面表示 | 第116页 |
| 4.4.6 实时切换视频监控画面等方法在VR环境下的实现 | 第116-117页 |
| 4.5 基于LAN的虚拟监测与实时同步方法 | 第117-122页 |
| 4.5.1 主机协同模式与方式 | 第117-120页 |
| 4.5.2 基于RPC技术的协同与数据流动 | 第120-122页 |
| 4.6 多软件实时耦合策略 | 第122-124页 |
| 4.6.1 组态王+SQLSERVER | 第122-123页 |
| 4.6.2 SQLSERVER+Unity3d | 第123-124页 |
| 4.6.3 Matlab计算结果处理 | 第124页 |
| 4.7 原型系统开发 | 第124-126页 |
| 4.8 小结 | 第126-128页 |
| 第五章 VR环境下综采工作面“三机”动态规划方法 | 第128-148页 |
| 5.1 引言 | 第128页 |
| 5.2 “三机”VR协同规划环境框架设计 | 第128-131页 |
| 5.2.1 总体框架 | 第129页 |
| 5.2.2 “三机”协同数学模型 | 第129-130页 |
| 5.2.3 基于MAS的“三机”协同规划模型 | 第130-131页 |
| 5.2.4 “三机”协同VR规划方法 | 第131页 |
| 5.3 “三机”协同数学模型构建 | 第131-140页 |
| 5.3.1 采煤机牵引速度与刮板输送机运量耦合模型 | 第131-136页 |
| 5.3.2 采煤机牵引速度、调高动作与煤岩环境耦合模型 | 第136-137页 |
| 5.3.3 液压支架跟机控制与采煤机速度耦合策略 | 第137-138页 |
| 5.3.4 液压支架跟机与顶底板条件耦合策略 | 第138-139页 |
| 5.3.5 刮板输送机形态与液压支架推移油缸耦合模型 | 第139-140页 |
| 5.4 “三机”Agent模型构建 | 第140-146页 |
| 5.4.1 采煤机Agent模型 | 第140-141页 |
| 5.4.2 刮板输送机Agent模型 | 第141-142页 |
| 5.4.3 液压支架Agent模型 | 第142-144页 |
| 5.4.4 液压系统Agent模型 | 第144页 |
| 5.4.5 井下环境Agent模型 | 第144-146页 |
| 5.5 “三机”VR规划方法(FMUnitySim) | 第146-147页 |
| 5.5.1 井下环境建模 | 第146页 |
| 5.5.2 时间、单位一致原理 | 第146页 |
| 5.5.3 GUI界面与交互 | 第146-147页 |
| 5.6 小结 | 第147-148页 |
| 第六章 VR环境下综采工作面“三机”监测与规划方法试验 | 第148-184页 |
| 6.1 引言 | 第148页 |
| 6.2 试验设备与环境介绍 | 第148-152页 |
| 6.2.1 综采装备成套试验系统 | 第148-150页 |
| 6.2.2 综采装备样机系统 | 第150-151页 |
| 6.2.3 所需要的传感器及部分信号采集传输设备 | 第151-152页 |
| 6.3 单机姿态监测方法 | 第152-155页 |
| 6.3.1 采煤机和刮板输送机姿态监测方法 | 第152-153页 |
| 6.3.2 液压支架姿态监测方法 | 第153-154页 |
| 6.3.3 试验结论 | 第154-155页 |
| 6.4 VR环境下综采工作面“三机”工况监测与仿真方法 | 第155-171页 |
| 6.4.1 虚拟记忆截割试验 | 第155-156页 |
| 6.4.2 弯曲段进刀试验 | 第156-159页 |
| 6.4.3 采煤机和刮板输送机联合定位定姿试验 | 第159-164页 |
| 6.4.4 群液压支架记忆姿态试验 | 第164-171页 |
| 6.4.5 试验结论 | 第171页 |
| 6.5 VR监测系统和方法试验 | 第171-178页 |
| 6.5.1 液压支架VR监测试验 | 第171-174页 |
| 6.5.2 局域网协同试验 | 第174-175页 |
| 6.5.3 VR+LAN“三机”工况监测试验 | 第175-177页 |
| 6.5.4 试验结论 | 第177-178页 |
| 6.6 “三机”规划试验 | 第178-183页 |
| 6.6.1 “三机”规划条件设置 | 第178页 |
| 6.6.2 仿真试验设计 | 第178-181页 |
| 6.6.3 最佳参数匹配 | 第181-183页 |
| 6.6.4 试验结论 | 第183页 |
| 6.7 小结 | 第183-184页 |
| 第七章 结论与展望 | 第184-190页 |
| 7.1 工作总结 | 第184-185页 |
| 7.2 主要结论与创新点 | 第185-188页 |
| 7.3 进一步工作展望 | 第188-190页 |
| 参考文献 | 第190-206页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 | 第206-210页 |
| 致谢 | 第210-212页 |
