船舶轉(zhuǎn)葉式舵機(jī)系統(tǒng)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)研究.pdf

1、舵機(jī)是控制船舶運(yùn)動(dòng)的重要設(shè)備，其性能關(guān)系著船舶航行的安全性。傳統(tǒng)的舵機(jī)噪音大、管路多、占地面積大、安裝維護(hù)困難，難以滿足當(dāng)今社會(huì)對綠色船舶的發(fā)展要求。隨著轉(zhuǎn)葉式舵機(jī)密封難題逐漸被攻克，由于其具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、安裝方便、管路少、噪音小、節(jié)能高效等特點(diǎn)，轉(zhuǎn)葉式舵機(jī)在船舶上的應(yīng)用正日益廣泛，甚至有人預(yù)言轉(zhuǎn)葉式舵機(jī)將是未來最有前景的舵機(jī)形式。
　　為了對轉(zhuǎn)葉式舵機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行深入地分析和研究，以海洋工程船“海洋石油681”上的轉(zhuǎn)葉式液

2、壓舵機(jī)系統(tǒng)為研究對象，對其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，并設(shè)計(jì)開發(fā)了轉(zhuǎn)葉式舵機(jī)仿真軟件。舵機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型包括變頻調(diào)速單元數(shù)學(xué)模型、液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型、舵葉的水動(dòng)力學(xué)模型、位移傳感器數(shù)學(xué)模型等。所有數(shù)學(xué)模型均在Matlab/Simulink中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，符合SOLAS公約對船舶舵機(jī)的相關(guān)要求。
　　仿真系統(tǒng)包括二維仿真系統(tǒng)和三維虛擬場景。二維仿真系統(tǒng)是在舵機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上用C＃語言開發(fā)的，包括用戶界面層、數(shù)據(jù)層、邏輯層等三層結(jié)構(gòu)。用戶

3、界面層是程序的可視化顯示，用來響應(yīng)界面做出的各種操作，顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、參數(shù)變化、故障報(bào)警，并監(jiān)視模型程序的狀態(tài);數(shù)據(jù)層用于存儲(chǔ)舵機(jī)運(yùn)行的數(shù)據(jù);邏輯層負(fù)責(zé)整個(gè)舵機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的模擬和運(yùn)算，舵機(jī)的模型仿真程序即屬于該層。三維虛擬場景是基于實(shí)船的場景資料，利用3ds Max三維建模軟件構(gòu)建的。將渲染好的三維場景模型轉(zhuǎn)換格式后導(dǎo)入到Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)三維引擎，調(diào)整好燈光等顯示效果后，添加相關(guān)組件并編寫腳本后實(shí)現(xiàn)三維虛擬場景的漫游和操作。最