基于虚拟现实的船舶主机遥控系统的仿真

发布时间：2017-10-11 07:32

  本文关键词：基于虚拟现实的船舶主机遥控系统的仿真

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【摘要】：在当今国际贸易中，海上运输业发挥着举足轻重的作用。据统计，国际贸易总运量中80%以上的货物都是利用海上运输完成的，因此，海运服务贸易的发展潜力相当巨大。我国，作为世界上最大的发展中国家，第二大经济实体，海运业迎来了快速发展的良好机遇。海运业的发展离不开大量高素质的船员队伍。轮机模拟器作为航海类院校必须的教学训练设备，已经在船员队伍的教学和培养方面发挥了举足轻重的作用。轮机模拟器给船员提供了不可多得的训练实际操作技能的机会。所以，轮机模拟器的发展是一个国家海运事业发达程度的重要标志。本文在镇江船艇学院船舶仿真系统项目的支持下，对轮机模拟器的最重要的功能-船舶主机遥控仿真系统开展了研究工作，具体的工作如下所述。 本文的仿真对象是大型的集装箱船。为了获取主机运行数据，本文在分析船舶主机遥控操作系统的基础上，建立了船舶主机和遥控操作系统的数学模型，并对船舶主机的数学模型进行了Simulink仿真。仿真结果能够满足轮机模拟器的要求。 为了解决系统实时性和数据存储的问题，本文在船舶主机数学模型完成Simulink仿真后，利用MATLAB\Simulink中代码转换工具，将Simulink中搭建的模型转换为C++代码。并通过进一步开发，实现了实时修改模块的参数，并将该模型产生的数据存入SQL2000数据库中，以供轮机模拟器的其他部分调用。满足轮机模拟器的实时性要求，减轻了编写代码的繁琐，为模拟器的开发带来方便。与传统设计方法相比，具有开发周期短、费用低、效率高的特点。 为了实现操作界面的三维虚拟仿真，采集相关数据，利用3Dmax软件，建立了驾驶台和集控室操作台的三维模型，并对模型进行了贴图，渲染，烘焙处理，使其更为逼真。将所建立的驾驶台和集控室的三维模型导入到Virtools中，通过对Virtools中脚本的编程，实现了三维模型与SQL2000数据库中的互通，实现了备车、起动、转向、停车的基本操作功能，以及模拟各种故障的功能，来满足学员的培训需求。 使用虚拟现实技术开发的轮机模拟器，具有成本低，，操作使用简单，用途广，维修保养方便的优点。在航海教育与船员技能训练中，应用越来越广泛。
【关键词】：船舶主机 遥控操作系统 代码转换 三维 虚拟仿真
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.8
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 选题的背景和意义13-15
• 1.2 国内外研究动态15-18
• 1.2.1 计算机虚拟仿真的国内外动态15-16
• 1.2.2 船舶主机遥控系统仿真的国内外动态16-18
• 1.3 本文的主要工作18-19
• 第二章 大型低速柴油机遥控操作系统19-29
• 2.1 主机遥控操作系统的组成19-20
• 2.2 MAN-B&W 型主机遥控控制系统原理20-25
• 2.2.1 备车控制20-21
• 2.2.2 起动控制21-23
• 2.2.3 换向控制23-24
• 2.2.4 停车控制24-25
• 2.3 主机遥控控制系统的数学模型25-27
• 2.3.1 备车逻辑25
• 2.3.2 起动逻辑25
• 2.3.3 换向逻辑25-27
• 2.3.4 制动逻辑27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 船舶动力装置数学模型及仿真29-49
• 3.1 柴油机各部件的数学模型及仿真29-42
• 3.1.1 压气机模型30-32
• 3.1.2 中冷器模型32-33
• 3.1.3 扫气箱模型33-34
• 3.1.4 柴油机的本体模型34-36
• 3.1.5 排气温度和压力模型36-37
• 3.1.6 废气涡轮模型37-39
• 3.1.7 供油装置和电子调速器的模型39-41
• 3.1.8 螺旋桨的模型41-42
• 3.2 柴油机及推进系统的数学模型在 MATLAB/Simulink 中的仿真42-45
• 3.2.1 MATLAB/Simulink 简介42-43
• 3.2.2 创建子系统43-44
• 3.2.3 柴油机的 Simulink 模型框图44-45
• 3.3 柴油机 Simulink 仿真结果分析45-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 虚拟现实49-61
• 4.1 虚拟现实技术介绍49-50
• 4.1.1 虚拟现实的概念49
• 4.1.2 虚拟现实的应用49-50
• 4.2 虚拟现实的开发软件50-52
• 4.2.1 三维建模软件的选择50-51
• 4.2.2 virtools 概述51-52
• 4.3 虚拟现实中三维模型的建立52-60
• 4.3.1 模型的数据采集52-53
• 4.3.2 几何建模技术53-56
• 4.3.3 重要部件模型的建立56-57
• 4.3.4 模型的后期处理技术57-58
• 4.3.5 建立的三维操作界面58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 仿真数据库的开发及接口分析61-73
• 5.1 SQL 数据库61-63
• 5.2 VC++访问数据库63-65
• 5.3 将 Simulink 模型转化为 C++代码65-70
• 5.4 仿真数据库建立70-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 船舶主机遥控系统的可视化仿真73-85
• 6.1 Virtools 基本交互脚本的编写73-79
• 6.1.1 按钮控制脚本73
• 6.1.2 摄像机控制脚本73-74
• 6.1.3 数据库连接脚本74-78
• 6.1.4 操纵柄控制脚本78-79
• 6.2 三维操作界面功能的实现79-81
• 6.2.1 虚拟漫游功能79-80
• 6.2.2 界面的通信80
• 6.2.3 故障的模拟80-81
• 6.3 系统的集成81-84
• 6.4 本章小结84-85
• 第七章 总结与展望85-87
• 参考文献87-90
• 附录90-91
• 攻读学位期间发表的学术论文91-92
• 致谢92-93
• 详细摘要93-97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王海燕;张均东;;大型低速柴油机线性变参数状态空间模型[J];内燃机学报;2006年06期

本文编号：1011285