本文關鍵詞：虛擬船舶機艙設備的運行操縱仿真研究

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【摘要】：利用計算機圖形學技術將虛擬現(xiàn)實與船舶緊密結合,利用虛擬外設數(shù)據(jù)手套和位置跟蹤器實現(xiàn)虛擬手對船舶機艙設備的操縱控制,應用到船員技能培訓和學校教學中,能夠為學員提供一個生動逼真的學習環(huán)境,在減少人力、物力和財力,規(guī)避風險的前提下,學員可以反復練習直到掌握操作技能。本文以OpenSceneGraph、Visual Studio 2008、Matlab/Simulink、SQL Server 2000以及LabVIEW軟件為開發(fā)平臺,船舶機艙中主機冷卻水系統(tǒng)為研究對象,完成了主機冷卻水仿真系統(tǒng)、船舶機艙中虛擬手介入式操作仿真系統(tǒng)以及溫度監(jiān)控報警系統(tǒng)的建立,并實現(xiàn)了不同軟件平臺之間的數(shù)據(jù)通信。針對鎮(zhèn)江船廠生產(chǎn)的全回轉拖船,依據(jù)系統(tǒng)分解思想結合傳熱學的理論知識,建立了主機冷卻水系統(tǒng)的熱力數(shù)學方程,利用Simulink模塊搭建其仿真模型,得到用于反映各設備運行狀態(tài)的各溫度參數(shù),以UPD通信協(xié)議的方式將仿真結果存儲到數(shù)據(jù)庫中,將其作為溫度監(jiān)控報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源提供數(shù)據(jù)支持。同時在系統(tǒng)中加入了PID控制器,根據(jù)臨界比例度法整定PID各參數(shù),實現(xiàn)了主機溫度控制系統(tǒng)的無偏差調(diào)節(jié)。同時,根據(jù)人體仿生學,分析人手的解剖結構和運動特性,建立了逼真的虛擬手模型,分別采用關節(jié)角映射和關鍵點映射的方法實現(xiàn)了虛擬手各手指關節(jié)以及手掌的數(shù)據(jù)采集和映射;最后采用相交矢量法實現(xiàn)了虛擬手對碰撞物體的感知,以高亮顯示的方式告知操作者。本文的創(chuàng)新點在于,針對本文中虛擬手的特定操作對象,文中提出了映射投影圓的方法約束了虛擬手的運動,將虛擬手的運動限制在操作者要求的方向上,使虛擬手操作技術非常接近日常生活中的動作,效果逼真。并且將由虛擬手操作得到的主機冷卻系統(tǒng)運行控制指令以ADO通信方式存儲到數(shù)據(jù)庫中,將其作為主機冷卻水仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。本系統(tǒng)具有較強的實際使用價值,在不斷擴展完善場景模型和虛擬手操作功能的基礎上,可以將該系統(tǒng)延伸運用到汽車、飛機、海工等模擬器的開發(fā)領域,為培養(yǎng)操作人員提供一條較為便捷的道路。
【關鍵詞】：主機冷卻水系統(tǒng) PID控制器 虛擬手技術 介入式操作 OSG
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U664.814
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題選題背景及意義13-14
• 1.2 虛擬手技術的國內(nèi)外研究動態(tài)14-16
• 1.2.1 虛擬手的建模技術14
• 1.2.2 手勢動作采集技術14-15
• 1.2.3 位置跟蹤技術15-16
• 1.3 船舶冷卻水系統(tǒng)建模的國內(nèi)外研究動態(tài)16-17
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 系統(tǒng)的總體設計19-27
• 2.1 系統(tǒng)框架及功能實現(xiàn)原理19-21
• 2.2 系統(tǒng)硬件設備21-25
• 2.2.1 數(shù)據(jù)手套21-22
• 2.2.2 位置跟蹤器22-25
• 2.3 本章小結25-27
• 第3章 船舶主機冷卻水系統(tǒng)數(shù)學模型的建立27-43
• 3.1 主機淡水冷卻系統(tǒng)的建模27-34
• 3.1.1 主機缸套的熱力數(shù)學模型28-29
• 3.1.2 溫度調(diào)節(jié)三通閥的數(shù)學模型29-30
• 3.1.3 淡水冷卻器的數(shù)學模型30-34
• 3.2 舷外水冷卻系統(tǒng)的建模34-35
• 3.2.1 空氣冷卻器的數(shù)學模型34-35
• 3.2.2 滑油冷卻器的數(shù)學模型35
• 3.3 全回轉拖輪主機冷卻系統(tǒng)Matlab/Simulink建模35-39
• 3.4 出主機淡水溫度的PID控制39-42
• 3.4.1 PID控制原理39-40
• 3.4.2 出主機淡水溫度的PID控制40-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第4章 虛擬手在虛擬船舶機艙中的介入式操作43-65
• 4.1 虛擬手的建模44-47
• 4.1.1 人手解剖結構和運動特性分析44-46
• 4.1.2 虛擬手模型的建立46-47
• 4.2 系統(tǒng)開發(fā)平臺的搭建47-52
• 4.2.1 模型加載48-49
• 4.2.2 鍵盤響應事件49-50
• 4.2.3 視點跟隨的實現(xiàn)50-52
• 4.3 人手到虛擬手的運動映射52-58
• 4.3.1 手勢數(shù)據(jù)采集及映射52-56
• 4.3.2 位置數(shù)據(jù)采集及映射56-58
• 4.4 介入式操作58-64
• 4.4.1 虛擬手與虛擬物體間的感知58-60
• 4.4.2 感知響應60-64
• 4.5 本章小結64-65
• 第5章 船舶主機冷卻水系統(tǒng)的溫度監(jiān)控65-73
• 5.1 Visual C++與SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫的通信65-68
• 5.2 Matlab/Simulink與SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫的通信68-69
• 5.3 主機冷卻水系統(tǒng)的溫度監(jiān)控69-71
• 5.3.1 LabVIEW SQL Toolkit訪問數(shù)據(jù)庫69-70
• 5.3.2 溫度監(jiān)控報警系統(tǒng)的建立70-71
• 5.4 本章小結71-73
• 第6章 總結與展望73-75
• 6.1 總結73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-79
• 附錄79-81
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文81-83
• 致謝83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李康康;周瑞平;戴益民;;主機缸套水冷卻系統(tǒng)的Simulink建模與仿真[J];廣東造船;2013年03期

2 陳寧;聶壘鑫;劉煒;龔Z，

本文編號：1134459