采用建模与仿真技术的操船模拟系统研究

发布时间：2017-03-21 20:15

  本文关键词：采用建模与仿真技术的操船模拟系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 计算机仿真技术是当前应用最广泛的实用技术之一。它集成了计算机技术、网络技术、图形图像技术、面向对象技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识，以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行实验研究的一门综合性技术。实时仿真技术作为计算机仿真的一支极有特色的应用分支，近年来更是发展迅速。特别是功能强大的实时仿真支撑软件开发成功之后，更加推动了实时仿真机的产业化、商品化和国际化。 船舶操纵模拟器作为一种先进的教学手段应用于航海教学和船员培训在我国已有较长的历史。通过仿真模拟船舶航行驾驶，培训学员能在与实船很相似的环境下安全、高效地进行船舶操纵、轮机管理和排除故障等训练。 本文的主要课题是借助计算机仿真技术，模拟航行于长江及沿海地区的中、小型船舶上的驾驶室集中操纵船舶及监控航行设备。作为一种中、小型系统的船舶操纵模拟器，它能分别仿真和监控实船上设备的运行工况，满足船舶操纵及船舶设备监控的教学要求。 本系统主要研究船舶运动模型，，舵机模型，船舶推进模型等。系统是通过硬件设备组建仿真物理模型，软件实现仿真和相关的应用程序。针对建立的仿真船舶模型，软件程序实时与具体的硬件设备互相通讯，从而实现船舶各运动参数直观的动态显示。系统主要核心内容涉及研华板卡设备的驱动开发、系统建模、软件实现、软硬件串口通讯和数据库访问与操纵等。 论文首先介绍船舶仿真模型，主要侧重于主机和舵机系统；其次介绍系统总体设计与架构，论述系统实现方案和相关的功能模块；再介绍仿真软件设计的核心技术和相关实例；最后是仿真软件的实现和调试，验证仿真船舶运行的回转性能和Z形试验。 基于论文开发的船舶操纵与推进实验系统，在实际教学中得到了充分运用并且效果良好。论文研究成果也可以作为实验室仿真技术和设备驱动开发的参考。
【关键词】：船舶操纵模拟器 仿真技术 系统建模 驱动开发 软件实现
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U676;TP391.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 课题概述8-9
• 1.1.1 课题研究的背景8-9
• 1.1.2 课题研究的目的及意义9
• 1.2 课题研究的现状9-10
• 1.3 本课题研究的内容10-11
• 第2章 仿真模型的建立11-26
• 2.1 数学模型11-13
• 2.1.1 数学建模的意义11-12
• 2.1.2 数学建模的基本方法和步骤12-13
• 2.2 船舶操纵动力学模型13-18
• 2.2.1 船舶静水中的操纵模型14-15
• 2.2.2 船舶在风、水流扰动下的操纵模型15-18
• 2.3 船舶舵机系统的数学模型18-23
• 2.3.1 舵机水动力特性19-20
• 2.3.2 舵机建模20-21
• 2.3.3 自动舵21-23
• 2.4 船舶推进的数学模型23-26
• 2.4.1 推进机理23-24
• 2.4.2 推进模型24-26
• 第3章 系统总体设计与架构26-34
• 3.1 系统总体设计26-29
• 3.1.1 系统简介26
• 3.1.2 系统构成26-29
• 3.2 系统平台29-34
• 3.2.1 硬件选型29-30
• 3.2.2 驱动安装30-32
• 3.2.3 通讯协议32-34
• 第4章 仿真软件设计34-54
• 4.1 软件概述34-38
• 4.1.1 操作系统平台35
• 4.1.2 开发工具35-38
• 4.2 仿真软件结构图38-39
• 4.3 软件实现相关的核心技术39-54
• 4.3.1 研华板卡调用模块39-42
• 4.3.2 仿真船舶模块42-45
• 4.3.3 串口通讯45-47
• 4.3.4 航行轨迹 ActiveX控件47-49
• 4.3.5 应用 ADO操纵 SQL Server数据库49-54
• 第5章 仿真软件实现和调试54-63
• 5.1 软件实现54-61
• 5.2 调试结果61-63
• 第6章 总结与展望63-64
• 参考文献64-66
• 致谢66-67
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文67-68
• 附录I 仿真船舶的参考数据68-69
• 附录II 仿真现场图片69

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 郭威治;大型LNG船舶节约型航道宽度研究[D];武汉理工大学;2011年

2 宋团;虚拟现实技术在船舶交通流仿真中的应用研究[D];武汉理工大学;2011年

3 史延兴;船舶舵机监控系统研究[D];华中科技大学;2009年

4 史延兴;船舶舵机监控系统统究[D];华中科技大学;2009年

5 朱立国;潜艇航行训练模拟器管理台的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2011年

6 王文彦;潜艇操纵动力学仿真单元的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 刘铿;内河船舶交通动态协调管理方法研究[D];武汉理工大学;2010年

8 姚腾蛟;高速船自动驾控模拟系统数据库实时构建与管理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

9 王炳忠;某型空分设备仿真训练系统研究[D];东北大学;2010年

  本文关键词：采用建模与仿真技术的操船模拟系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：260247