基于Web3D的船舶电站负载虚拟仿真及智能评估研究

论文摘要

轮机模拟器是现代化航海教育的必备设施,已列入中国海事局正式评估项目之一,鉴于传统评估方式的局限性,研发新一代具有更多功能的轮机模拟器——第三代轮机模拟器及其智能评估势在必行,虚拟交互仿真技术和网络技术的发展使开发第三代模拟器成为可能。船舶电站负载是船舶中的重要设备和轮机模拟器的重要组成部分。因此,开展船舶电站负载虚拟仿真及其智能评估研究具有重要意义!本课题以船舶电站负载为研究对象,建立基于Web3D的船舶电站负载虚拟仿真模型,并对其智能评估进行研究,采用虚拟仿真和网络技术进行软件设计的开发模式,首次提出第三代模拟器的研发思想,主要开展的研究工作有:首先采用三维数字建模仿真的方法,建立了船舶电站负载外特性仿真模型,利用MATLAB/Simulink图形化动态建模软件环境实现船舶电站负载数字仿真,采用数据拟合处理技术输出可与网络平台实现无缝链接的数据库文件,通过模型接口的嵌套对接直接驱动虚拟场景的三维模型,实现快速、准确、逼真的虚拟仿真效果。其次,采用虚拟建模仿真的方法,建立了船舶电站负载三维仿真模型,利用VRML和Web3D技术实现船舶电站负载虚拟仿真的开发,通过PHP+MySQL+Apache技术构建B/S结构的数据库,并嵌入Javascript和视点切换等虚拟交互技术实现船舶电站负载实时交互控制和动态逼真的仿真效果。然后,结合程序和例子描述了基于Web3D的船舶电站负载虚拟仿真实现过程。最后,采用数据库和模型库,结合专家系统和智能评估机制,探讨了基于Web3D的船舶电站负载智能评估体系。本文成功建立了船舶电站负载虚拟仿真及智能评估,研究成果在实际评估培训中发挥了重要作用,这种研究手段和方法对于建立第三代轮机模拟器及其智能评估有重要经验价值和指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景和现实意义
• 1.2 Web3D 虚拟现实技术
• 1.3 第三代轮机模拟器的特点
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 船舶电站负载外特性仿真模型建立
• 2.1 船舶电站概述
• 2.1.1 船舶电站外特性仿真模型
• 2.1.2 配电板控制模型
• 2.1.3 电力拖动型负载力矩的折算
• 2.2 负载仿真模型建立
• 2.2.1 船舶电站负载随机模型
• 2.2.2 典型负载数学模型
• 2.2.3 锚机负载数学模型
• 2.2.4 空压机负载数学模型
• 2.3 船舶电站负载模型的求解和数据输出
• 2.3.1 Matlab/Simulink 介绍
• 2.3.2 仿真模型求解流程
• 2.3.3 数字仿真模型数据输出
• 2.3.4 数据输出和拟合处理
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于Web3D 的船舶电站负载虚拟仿真开发环境
• 3.1 船舶电站负载仿真框架
• 3.2 三维建模开发环境
• 3.2.1 VRML 概述
• 3.2.2 Cosmo World 概述
• 3.2.3 3DS MAX 概述
• 3.2.4 三维建模开发流程图
• 3.3 动态数据库开发环境
• 3.3.1 MySQL
• 3.3.2 PHP 及Apache
• 3.3.3 MySQL 实现用户管理
• 3.3.4 基于B/S 结构的动态数据库
• 3.4 客户端开发环境
• 3.4.1 人机交互开发环境
• 3.4.2 VRML 与数据库的交互
• 3.4.3 实时渲染引擎
• 3.5 虚拟模型的嵌套对接
• 3.5.1 变量接口
• 3.5.2 可视化路由
• 3.5.3 组件和插件
• 3.5.4 虚函数表指针
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于Web3D 的船舶电站负载虚拟仿真实现
• 4.1 虚拟仿真实现过程
• 4.1.1 虚拟场景制作实例
• 4.1.2 虚拟场景漫游
• 4.1.3 学生管理系统
• 4.1.4 教师管理系统
• 4.1.5 虚拟作品网络发布
• 4.2 虚拟场景实现关键技术
• 4.2.1 利用节点实现控制操作
• 4.2.2 使用多媒体增强逼真效果
• 4.2.3 使用节点切换构造虚拟动画
• 4.2.4 使用纹理坐标生成虚拟动画
• 4.3 虚拟交互控制技术实现
• 4.3.1 视点绑定的交互技术
• 4.3.2 使用视点切换实现交互技术
• 4.3.3 信息交互技术
• 4.3.4 JavaScript 节点实现交互技术
• 4.4 虚拟仿真模型的优化处理
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于Web3D 的船舶电站负载智能评估
• 5.1 模型库
• 5.2 数据库
• 5.3 操作训练分析
• 5.4 训练评分准则
• 5.5 评估模型
• 5.6 系统实现
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在学期间发表的学术论文