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船舶航向横摇控制系统视景仿真研究

刘雯  
【摘要】: 本论文是结合国家计划内项目“船舶航向/横摇控制技术研究”进行的,主要研究船舶航向/横摇视景仿真技术,在分析和研究国内外视景仿真技术的基础上,借助可视化技术的相关理论,综合运用计算机技术、图像技术、三维建模技术、粒子系统技术等方法,利用MultiGen Creator/Vega软件,设计出了船舶航向/横摇控制系统视景仿真软件,它可以逼真地再现船舶航向/横摇运动,显示舵、鳍的局部运动,另外可以实时显示各种运动曲线及运动数据,为研究船舶航向/横摇运动过程提供了逼真的视景仿真效果。 为了实现船舶航向/横摇控制系统的视景仿真软件各模块的功能,论文主要完成了如下工作: 首先针对课题实际,介绍了船舶航向/横摇控制系统的视景仿真平台需要解决的关键性问题。详细阐述了本软件使用的编程语言及语言开发工具、所用的建模基本方法及视景仿真系统中仿真绘制的关键技术。 其次介绍了船舶航向/横摇控制系统的数学模型和三维建模的实现过程。建立了船舶运动的数学模型,并用编程算法将理论模型转换成可以应用在VC中的软件实现代码。另外详述了MultiGen Creator建立场景的三维可视化模型的具体实现。 然后介绍了视景仿真系统的软件设计。对视景仿真软件进行了模块划分,确定了各个模块的功能及交互关系,对软件的总体流程进行了设计。并在VisualC++6.0环境下,搭建软件结构框架,确定了各个模块的实现方式以及各个模块之间的交互接口,进而确定了软件总体流程的实现方案。 最后介绍了船舶航向/横摇控制系统视景仿真系统的实现及仿真结果,在结合前面章节所论述的原理和方法的基础上,开发了基于图形工作站的三维视景仿真系统,详细阐述了设计和实现的各个模块的过程。结合实际项目,进行仿真视景平台调试运行,并显示效果。结果表明,本软件通过模拟各种海况,对舵、鳍样机和控制算法进行评价,检验了解样机和算法的性能,可以保证海上试验的安全,能减少海上试验次数,降低试验成本,缩短开发周期。


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