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船舶舵、鳍联合减摇器操控虚拟仿真的研究

郑智林  
【摘要】:舵鳍联合减摇系统可以有效的减小船舶的横摇,提高船舶的适航性、安全性以及船上设备的正常工作等。早期的舵鳍联合减摇控制系统主要用于军舰,随着经济的快速发展,人们对海上的交通运输安全以及舒适性等方面的提出了更高的要求,舵鳍联合减摇装置的应用也逐渐的延伸至民用船舶。但是,国内对于舵鳍联合控制鳍的仿真研究大多偏向于数学建模和数字化结果输出,很少有针对此问题的视景仿真,本文就此课题进行了视景虚拟仿真。 本文以某客轮为例,通过对舵鳍联合减摇系统工作原理、虚拟现实仿真技术的研究,建立了客轮、螺旋桨、减摇鳍以及自动舵的三维模型,以VRP软件为仿真平台,设计了舵鳍联合减摇器虚拟操控仿真系统,实现了对舵鳍联合减摇系统的虚拟操控。本文所做的主要工作为: 1)以船舶动力学为基础,分析了舵鳍联合减摇系统的工作原理,建立了船舶横摇运动的线性方程和舵鳍联合控制系统的非线性数学模型并进行仿真分析。 2)通过对比不同三维建模软件的优缺点,从研究对象的结构特点出发,选择以3DSMAX为建模软件。建模时根据所见模型的结构特点,采用模型优化原则,实现了客轮、螺旋桨、减摇鳍以及自动舵的三维模型的创建,并进行材质、渲染和烘焙处理。 3)从实现本课题的实际需求出发,提出了实现舵鳍联合减摇器操控虚拟仿真的总设计思路,并选择VRP软件作为虚拟仿真平台,通过VRP编辑器对模型进行编辑,实现虚拟操控的基本要求。 4)利用VRP-SDK二次开发包,实现使用C#面向对象的高级编程语言开发人机交互界面,用户可以通过该交互界面实现对研究对象的虚拟操控。最后将系统进行压缩打包,系统可以在装有Microsoft.Net Framework软件的任何计算机上顺畅的运行,实现了跨平台操作。


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