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虚拟船舶机舱设备的运行操纵仿真研究
| 论文题名： | 虚拟船舶机舱设备的运行操纵仿真研究 |
| 关键词： | 冷却水系统;控制器;船舶机舱;运行操纵 |
| 摘要： | 利用计算机图形学技术将虚拟现实与船舶紧密结合，利用虚拟外设数据手套和位置跟踪器实现虚拟手对船舶机舱设备的操纵控制，应用到船员技能培训和学校教学中，能够为学员提供一个生动逼真的学习环境，在减少人力、物力和财力，规避风险的前提下，学员可以反复练习直到掌握操作技能。 本文以OpenSceneGraph、Visual Studio2008、Matlab/Simulink、SQL Server2000以及LabVIEW软件为开发平台，船舶机舱中主机冷却水系统为研究对象，完成了主机冷却水仿真系统、船舶机舱中虚拟手介入式操作仿真系统以及温度监控报警系统的建立，并实现了不同软件平台之间的数据通信。 针对镇江船厂生产的全回转拖船，依据系统分解思想结合传热学的理论知识，建立了主机冷却水系统的热力数学方程，利用Simulink模块搭建其仿真模型，得到用于反映各设备运行状态的各温度参数，以UPD通信协议的方式将仿真结果存储到数据库中，将其作为温度监控报警系统的数据源提供数据支持。同时在系统中加入了PID控制器，根据临界比例度法整定PID各参数，实现了主机温度控制系统的无偏差调节。 同时，根据人体仿生学，分析人手的解剖结构和运动特性，建立了逼真的虚拟手模型，分别采用关节角映射和关键点映射的方法实现了虚拟手各手指关节以及手掌的数据采集和映射；最后采用相交矢量法实现了虚拟手对碰撞物体的感知，以高亮显示的方式告知操作者。本文的创新点在于，针对本文中虚拟手的特定操作对象，文中提出了映射投影圆的方法约束了虚拟手的运动，将虚拟手的运动限制在操作者要求的方向上，使虚拟手操作技术非常接近日常生活中的动作，效果逼真。并且将由虚拟手操作得到的主机冷却系统运行控制指令以ADO通信方式存储到数据库中，将其作为主机冷却水仿真系统的数据源。 本系统具有较强的实际使用价值，在不断扩展完善场景模型和虚拟手操作功能的基础上，可以将该系统延伸运用到汽车、飞机、海工等模拟器的开发领域，为培养操作人员提供一条较为便捷的道路。 |
| 作者： | 李雯文 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 陈宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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