本文關鍵詞：VLCC船舶推進系統(tǒng)仿真及虛擬現(xiàn)實的實現(xiàn)

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【摘要】：在當今航海教育領域,船舶輪機模擬器已成為輪機教育與培訓的重要手段。傳統(tǒng)的輪機模擬器訓練系統(tǒng)多為半物理或二維軟件界面。這種訓練系統(tǒng)較為抽象,在應用中缺乏動態(tài)展示,難以看到機艙真實畫面。虛擬現(xiàn)實技術為輪機模擬器的發(fā)展帶來了機遇。本文將船舶推進系統(tǒng)數(shù)學模型仿真與虛擬現(xiàn)實技術相結合,二維仿真界面與三維虛擬場景相結合,實現(xiàn)了一個高品質(zhì)的立體虛擬機艙系統(tǒng)。研究內(nèi)容如下：建立了船舶推進系統(tǒng)仿真模型,包括柴油機本體模型、螺旋槳模型、船-機-槳配合模型等。其中柴油機模型結合了熱力學原理和柴油機建模方面比較流行的容積法原理創(chuàng)建,柴油機容積法模型仿真速度較快、精度較高,依據(jù)模塊化思想在MATLAB/SIMULINK中對柴油機氣缸工作過程、進排氣系統(tǒng)、中冷器、渦輪增壓器、調(diào)速機構、輸出扭矩進行模型建立。并根據(jù)螺旋槳推進特性曲線建立螺旋槳推力模型和船-機-槳配合模型。采用3ds Max軟件建立推進系統(tǒng)三維模型,包括柴油機、軸系、船體、推進器、虛擬環(huán)境等。以Unity3D虛擬現(xiàn)實開發(fā)引擎為平臺,設計整個虛擬機艙系統(tǒng)的架構,并在該引擎中實現(xiàn)虛擬機艙二維仿真界面、虛擬機艙三維場景、數(shù)據(jù)仿真模型。機艙二維仿真界面集成船舶系統(tǒng)的結構與操作,虛擬機艙三維場景再現(xiàn)實船畫面,數(shù)據(jù)仿真模型實現(xiàn)了虛擬機艙中的邏輯控制以及數(shù)學模型仿真。為方便學員認識操作,在引擎中實現(xiàn)自動尋徑功能。實現(xiàn)本課題中虛擬機艙推進系統(tǒng)與大連海事大學輪機模擬器硬件平臺的通訊交互,使之既可以作為獨立系統(tǒng)進行仿真模擬訓練,又可以作為DMS-2011型全任務訓練系統(tǒng)的補充進行聯(lián)合運行。
【關鍵詞】：虛擬機艙 推進系統(tǒng) 柴油機仿真 輪機模擬器
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U664.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題研究的背景11-12
• 1.2 課題研究的意義12-13
• 1.3 課題研究的現(xiàn)狀13-14
• 1.3.1 船舶推進系統(tǒng)建模13
• 1.3.2 虛擬機艙技術13-14
• 1.4 課題的研究目標和內(nèi)容14-16
• 第2章 船舶推進裝置系統(tǒng)概述16-21
• 2.1 船舶推進裝置概述16-18
• 2.2 推進裝置的基本組成18
• 2.3 船舶主推進系統(tǒng)的原型18-19
• 2.4 本章小結19-21
• 第3章 船舶柴油機工作過程建模仿真21-33
• 3.1 缸內(nèi)工作過程模型21-27
• 3.1.1 氣缸工作過程基本微分方程21-22
• 3.1.2 氣缸工作容積22
• 3.1.3 燃油燃燒放熱規(guī)律22-23
• 3.1.4 氣缸周壁散熱率23-24
• 3.1.5 進、排氣口流量24-25
• 3.1.6 氣缸內(nèi)工作過程劃分25-27
• 3.2 進排氣系統(tǒng)模型27-29
• 3.2.1 排氣系統(tǒng)27-28
• 3.2.2 進氣系統(tǒng)28-29
• 3.3 中冷器模型29
• 3.4 渦輪增壓器模型29-31
• 3.4.1 壓氣機29-30
• 3.4.2 渦輪30-31
• 3.4.3 渦輪增壓器轉(zhuǎn)子31
• 3.5 調(diào)速機構模型31-32
• 3.6 本章小結32-33
• 第4章 船舶推進系統(tǒng)模型與仿真驗證33-47
• 4.1 船舶推進系統(tǒng)模型33-39
• 4.1.1 柴油機輸出扭矩模型33-36
• 4.1.2 多缸模型36
• 4.1.3 螺旋槳的推力模型36-39
• 4.1.4 船-機-槳數(shù)學模型39
• 4.2 SIMULINK仿真39-42
• 4.3 仿真結果驗證42-46
• 4.4 本章小結46-47
• 第5章 虛擬機艙的實現(xiàn)47-73
• 5.1 虛擬機艙系統(tǒng)架構設計47-48
• 5.2 虛擬機艙二維仿真界面的開發(fā)48-56
• 5.2.1 NGUI控件的制作49-53
• 5.2.2 二維仿真界面的制作53-56
• 5.3 虛擬機艙三維場景的實現(xiàn)56-64
• 5.3.1 三維模型的制作與導入57-60
• 5.3.2 場景漫游的實現(xiàn)60-61
• 5.3.3 交互實體的三維拾取61-62
• 5.3.4 交互實體行為建模62-64
• 5.4 虛擬機艙數(shù)據(jù)仿真64-67
• 5.5 虛擬機艙自動尋徑功能67-70
• 5.6 虛擬機艙與輪機模擬器硬件平臺通訊的實現(xiàn)70-72
• 5.6.1 輪機模擬器硬件平臺簡介70
• 5.6.2 UDP通訊過程的實現(xiàn)70-72
• 5.7 本章小結72-73
• 第6章 結論與展望73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 研究生履歷80

【相似文獻】

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本文編號：755417