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基于XNA的船舶舵机系统仿真及虚拟现实的实现
| 论文题名： | 基于XNA的船舶舵机系统仿真及虚拟现实的实现 |
| 关键词： | 船舶舵机;系统仿真;XNA技术;虚拟现实;工作原理;结构特点 |
| 摘要： | 近年来,计算机仿真和虚拟现实技术作为计算机新的应用领域,越来越多地使用在各行各业并迅速发展,航海领域也不例外。为进一步保障船舶航行安全,国际海事组织颁布了《STCW公约马尼拉修正案》来强化对船员操作技能培训的要求,为了使现有轮机模拟器达到更好的培训效果,研究人员开始将虚拟现实技术应运到轮机模拟器中,来设计开发功能丰富、沉浸感强、成本低、使用维护方便、交互性能更好的轮机虚拟训练系统,这也成为当前航海邻域研究的热点。 本文以大连海事大学教学实习船“育鲲”轮的转叶式液压舵机为仿真对象,研究利用虚拟现实技术开发轮机模拟器的方法。文章首先分析了转叶式液压舵机的结构特点,工作原理以及系统参数。然后,采用模块化和集中参数建模方法,建立了船舶液压舵机系统的动态数学模型,并基于该数学模型,利用MATLAB/Simulink对舵机系统进行了实时仿真,将仿真结果与SOLAS公约对舵机的相关要求相比较,确保所建舵机数学模型符合SOLAS公约要求。 在数学模型较为正确的基础上,利用C#.Net编程语言开发船舶转叶式舵机系统仿真软件,该仿真软件包括人机交互界面和仿真模型。人机交互界面用来响应界面作出的各种操作,显示系统实时数据、参数变化曲线和故障报警;仿真模型用于整个舵机系统运行规律的模拟和运算,并将运算得到的系统数据和状态实时输出给人机交互界面。应用3dsMax软件建立舵机系统的三维模型,并对其进行渲染优化处理,然后将模型导入XNA虚拟现实三维引擎,实现舵机系统虚拟漫游和操作。在.NET平台下,将仿真软件与虚拟舵机系统的三维实体相结合,实现交互操作,并通过共享模型数据,使二者中对应对象的状态及参数保持同步。 课题研究成果表明,虚拟现实技术在舵机系统上的应用能够为舵机系统的研究和船员培训提供更加准确和生动的工具,同时也为轮机虚拟训练系统的研究提供一些方法。 |
| 作者： | 刘亮清 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 张均东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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