船舶舵、鳍联合减摇器操控虚拟仿真的研究

发布时间：2017-09-12 21:15

  本文关键词：船舶舵、鳍联合减摇器操控虚拟仿真的研究

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【摘要】：舵鳍联合减摇系统可以有效的减小船舶的横摇，提高船舶的适航性、安全性以及船上设备的正常工作等。早期的舵鳍联合减摇控制系统主要用于军舰，随着经济的快速发展，人们对海上的交通运输安全以及舒适性等方面的提出了更高的要求，舵鳍联合减摇装置的应用也逐渐的延伸至民用船舶。但是，国内对于舵鳍联合控制鳍的仿真研究大多偏向于数学建模和数字化结果输出，很少有针对此问题的视景仿真，本文就此课题进行了视景虚拟仿真。 本文以某客轮为例，通过对舵鳍联合减摇系统工作原理、虚拟现实仿真技术的研究，建立了客轮、螺旋桨、减摇鳍以及自动舵的三维模型，以VRP软件为仿真平台，设计了舵鳍联合减摇器虚拟操控仿真系统，实现了对舵鳍联合减摇系统的虚拟操控。本文所做的主要工作为： 1）以船舶动力学为基础，分析了舵鳍联合减摇系统的工作原理，建立了船舶横摇运动的线性方程和舵鳍联合控制系统的非线性数学模型并进行仿真分析。 2）通过对比不同三维建模软件的优缺点，从研究对象的结构特点出发，选择以3DSMAX为建模软件。建模时根据所见模型的结构特点，采用模型优化原则，实现了客轮、螺旋桨、减摇鳍以及自动舵的三维模型的创建，并进行材质、渲染和烘焙处理。 3）从实现本课题的实际需求出发，提出了实现舵鳍联合减摇器操控虚拟仿真的总设计思路，并选择VRP软件作为虚拟仿真平台，，通过VRP编辑器对模型进行编辑，实现虚拟操控的基本要求。 4）利用VRP-SDK二次开发包，实现使用C#面向对象的高级编程语言开发人机交互界面，用户可以通过该交互界面实现对研究对象的虚拟操控。最后将系统进行压缩打包，系统可以在装有Microsoft.Net Framework软件的任何计算机上顺畅的运行，实现了跨平台操作。
【关键词】：舵鳍联合减摇器 视景仿真 C#二次开发 三维建模
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.9;U664.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 选题背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 舵鳍联合减摇器研究现状10-11
• 1.2.2 虚拟仿真技术在船舶中的应用11-12
• 1.3 本文的主要内容及章节安排12-14
• 第2章 船舶减摇系统简介14-24
• 2.1 常见的减摇装置概述14-17
• 2.2 舵鳍联合减摇系统17-22
• 2.2.1 减摇鳍的布局及工作原理18-20
• 2.2.2 舵减摇系统构成及工作原理20-22
• 2.3 衡量船舶减摇效果的指标22-23
• 2.4 本章总结23-24
• 第3章 船舶运动建模24-35
• 3.1 船舶运动分析24-26
• 3.1.1 船舶运动坐标系24-25
• 3.1.2 船舶的平面运动25-26
• 3.2 船舶平面运动方程式26-28
• 3.2.1 船舶平移运动方程式26-27
• 3.2.2 船舶旋转运动方程式27-28
• 3.3 自动舵上的流体力学28-30
• 3.3.1 操舵转船的基本原理28-29
• 3.3.2 舵产生的流体动力29-30
• 3.4 减摇鳍对船舶横摇运动的影响30-32
• 3.5 舵鳍联合减摇系统的数学模型32-33
• 3.6 海浪干扰模型33-34
• 3.7 本章小结34-35
• 第4章 虚拟现实仿真场景的构建35-42
• 4.1 三维模型的建立35-37
• 4.1.1 三维建模软件的选择35
• 4.1.2 三维模型的构建35-37
• 4.2 虚拟仿真技术的研究37-39
• 4.2.1 仿真平台的研究37-38
• 4.2.2 仿真平台的选择38-39
• 4.3 虚拟现实仿真场景的构建39-40
• 4.4 本章总结40-42
• 第5章 舵鳍联合减摇器操控仿真过程的实现42-49
• 5.1 舵鳍联合减摇鳍操控仿真的设计思路42
• 5.2 虚拟场景的脚本编辑42-43
• 5.3 基于 C#的仿真系统的程序实现43-48
• 5.3.1 VRP-OCK 控件的嵌入44-45
• 5.3.2 人机交互界面的实现45
• 5.3.3 舵鳍联合减摇器操控虚拟仿真的实现45-48
• 5.4 本章总结48-49
• 第6章 总结与展望49-50
• 6.1 总结49
• 6.2 展望49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-53
• 在学期间发表的学术论文53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：839573