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《电子科技大学》 2013年
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基于OGRE图形渲染引擎的供输油实时仿真系统

赵龙  
【摘要】:燃油供输系统是飞行器中最为重要的一套系统,相当于人体的血液循环系统。实时、准确地获取燃油供输系统中各油箱燃油状态,燃油的整体分布情况对飞行器运行状态的把控和油路系统的改进具有重要意义。传统方法由于飞行器外壳的遮挡、观察距离较远等原因,在飞行器运行过程中飞行器供输油系统的运行状态只能通过传感器的参数获知,尤其是对飞行器运行过程中燃油液面的变化情况和燃油分布情况没有一个直观的反映。随着计算性能的不断提升以及虚拟现实技术在各种机械设计和验证中的成功应用,利用虚拟现实技术对供输油系统做可视化的协同仿真的要求变得越来越迫切。 本文主要针对上述需求,以特定飞行器的供输油系统作为主要研究对象,在对系统需求详细剖析和现有虚拟现实技术进行深入研究的基础上,设计研发了一套供输油仿真系统,实时、准确、直观地展示飞行器运行过程中燃油的输送路径和油箱中燃油液面的变化以及燃油分布情况。其主要研究内容为: (1)供输油仿真系统架构设计,针对实际应用环境,采用经典的C/S架构。本系统在服务器端对接收到的传感器数据进行封装和转发;采用胖客户端运行仿真程序,客户端的仿真程序利用服务器端转发的数据实现飞行器供输油系统的协同仿真。 (2)场景布置,实现整个供输油仿真系统静态三维场景布局,包括飞行器、油路系统、灯光等静态场景中实体的布局,再通过OGRE引擎将这些静态场景渲染出来。 (3)燃油控制,燃油控制是本系统的核心部分,也是本系统的一大难点。燃油控制主要包括燃油仿真和油面控制两个部分。燃油仿真要求能够体现真实的燃油效果:燃油半透明存储在油箱中,而油箱半透明又挂载在飞机中,系统要求燃油清晰可见且各个部件间有非常明确的层次感。因此,在对OGRE图形渲染引擎进行深入研究的基础上采用渲染队列技术配合OGRE引擎的材质系统实现了燃油效果的仿真。油面控制根据传感器参数采用周期性的线性插值和二次插值的数学方法控制油量的增减和液面变化。 (4)误差补偿,供输油仿真系统在燃油控制过程中由于数据和插值精度问题会存在误差积累的现象。系统每间隔1秒钟进行一次误差补偿,从而消除燃油控制过程中的累积误差。误差补偿过程中要求不能出现明显的停顿和剧烈变化的现象,我们采用在一秒钟内进行20次均值插值的方式进行误差补偿。 (5)流体物理仿真研究,研究利用PhysX物理引擎对燃油效果进行真实的物理模拟以期在效果细节上更加真实的燃油仿真;同时,针对燃油液面变化控制精度提升进行可行性研究。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:V233.2;TP391.41;TP391.9

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