论文题目: 大型复杂装备虚拟维修训练平台技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 苏群星
导师: 郭治
关键词: 虚拟维修,虚拟现实,过程仿真,大型复杂装备,维修训练
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文将虚拟现实技术、计算机仿真技术、人工智能技术引入大型复杂装备维修训练，开发了大型复杂装备虚拟维修训练平台，为大型复杂装备维修训练提供了一种新的途径和方法。 本文在对大型复杂装备虚拟维修训练需求进行深入研究的基础上，以大型复杂装备维修训练过程仿真模型为切入点，结合HLA标准提出了大型复杂装备虚拟维修训练平台的新构想，构建了支持这一构想的通用性强的技术框架，对框架涉及的一些具体技术问题进行了深入研究，提出了基于MKDN(Maintenance Knowledge Description Net)的维修知识描述方法；建立了学生模型的评估数学模型；采用面向Agent的方法进行了系统设计；提出了一种柔性线缆建模的新算法。论文最后应用上述技术完成了某型导弹地测发控系统虚拟维修训练系统的开发。 论文主要研究内容包括： 一、首次从虚拟维修训练出发，对大型复杂装备虚拟维修的需求进行了全面的研究，不仅从宏观上对大型复杂装备虚拟维修系统的特点、需求进行了分析，而且还研究了电子、机械、液压等子系统和人体维修活动需求。 二、对大型复杂装备虚拟维修训练系统通用框架进行了研究。首先提出了单维修人员虚拟维修训练系统过程仿真模型，在此基础上结合HLA特点提出了大型复杂装备虚拟维修训练系统过程仿真模型和结构框架。建立了HLA联邦与虚拟维修训练的通用映射关系，提出了联邦成员结构和功能流程。 三、对大型复杂装备虚拟维修训练系统维修知识描述方法进行了深入研究，提出了基于MKDN的维修知识描述方法。MKDN是对Petri网的功能扩充，使其适合描述层次多、关系复杂的维修知识。文中对MKDN的定义、分析方法、基于MKDN虚拟维修想定建模、基于MKDN对象行为建模进行了深入研究，并证明了MKDN保持了Petri网的有界性、活性、安全性和可逆性。 四、对智能辅助训练技术进行了深入研究。采用面向对象基于框架的知识表示方法表示领域知识，将领域知识分为原理库和案例库，采用基于案例的推理机制，根据案例的相关原理属性，计算案例间相似度；通过建立学生模型的评估数学模型和评估指标体系，实现了对受训者的知识水平和维修能力的评估；根据学生模型确定了训练策略，控制实例模块选择补救的案例或新的案例对受训者进行训练，从而达到适人化训练的目的。 五、对面向Agent大型复杂装备虚拟维修训练系统设计方法进行了研究。将系统划分为维修训练Agent和虚拟样机Agent两大类进行设计，重点研究了维修训练Agent的设计方
论文目录:
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 虚拟维修训练技术发展现状
1.2.1 过程建模技术
1.2.2 虚拟维修仿真中作业过程的建模与应用
1.2.3 虚拟样机技术
1.2.4 与虚拟维修仿真相关的人体模型运动技术
1.2.5 虚拟维修训练技术的应用
1.3 本文的主要内容
2 大型复杂装备虚拟维修训练系统信息需求分析
2.1 大型复杂装备对虚拟维修训练的需求
2.1.1 大型复杂装备的特点
2.1.2 大型复杂装备维修训练存在的问题
2.2 大型复杂装备的维修特点
2.2.1 大型复杂装备的维修活动
2.2.2 大型复杂装备的故障特点
2.2.3 大型复杂装备的维修特点
2.2.4 大型复杂装备各种子系统的维修特点
2.3 大型复杂装备虚拟维修训练系统功能分析
2.3.1 虚拟维修训练系统的信息要求
2.3.2 大型复杂装备虚拟维修训练系统功能需求
2.4 虚拟维修训练系统对大型复杂装备信息需求分析
2.4.1 电子系统维修信息的需求分析
2.4.2 机械系统维修信息的需求分析
2.4.3 液压系统维修信息的需求分析
2.5 人体维修活动信息需求分析
2.5.1 接触阶段人体动作分类
2.5.2 操作阶段人体动作分类
2.6 本章小结
3 大型复杂装备虚拟维修训练系统通用框架研究
3.1 单维修人员虚拟维修训练系统仿真对象研究
3.2 基于HLA大型复杂装备虚拟维修训练系统研究
3.2.1 基于HLA虚拟维修训练系统设计方法
3.2.2 基于HLA虚拟维修训练系统结构
3.3 联邦成员结构
3.3.1 虚拟维修任务控制模块
3.3.2 人机交互模块
3.3.3 虚拟环境生成和输出模块
3.3.4 联邦成员间交互模块
3.3.5 虚拟维修训练样机技术
3.4 基于HLA虚拟维修训练系统实现方法研究
3.4.1 分布交互层
3.4.2 数据支持层
3.4.3 仿真层
3.4.4 应用层
3.5 本章小结
4 基于维修知识描述网MKDN维修知识描述研究
4.1 基本Petri网介绍
4.2 维修知识描述Petri网MKDN
4.2.1 定义
4.2.2 MKDN自上至下分析法
4.3 基于MKDN维修训练想定建模
4.3.1 资源
4.3.2 维修操作
4.3.3 约束条件
4.3.4 基于MKDN维修想定建模规则
4.4 基于MKDN对象行为建模
4.4.1 对象外部结构
4.4.2 对象内部结构
4.5 本章小结
5 大型复杂装备虚拟维修训练智能辅助训练技术研究
5.1 知识表示
5.1.1 框架表示法
5.1.2 面向对象表示法
5.2 基于案例的推理机制
5.2.1 基于案例推理技术概念
5.2.2 不精确推理计算方法
5.2.3 决断故障是否存在的准则
5.2.4 诊断推理逻辑
5.3 学生模型
5.3.1 学生模型的内容结构
5.3.2 学生模型中数据的实现
5.3.3 训练模型数据实现
5.3.4 学生知识水平模糊评估算法
5.3.5 学生维修能力模糊评估算法
5.4 训练策略
5.5 本章小结
6 大型复杂装备虚拟维修训练系统面向Agent设计研究
6.1 虚拟维修训练系统面向Agent设计
6.2 维修训练Agent设计
6.2.1 慎思子系统设计
6.2.2 反应子系统设计
6.3 维修训练Agent基于RTI通讯机制研究
6.3.1 HLA对象模型的特点及一般性设计方法
6.3.2 基于维修规程定向发布对象模型设计方法
6.3.3 维修训练Agent反应子系统设计
6.4 本章小结
7 某型导弹地测发控系统虚拟维修训练系统设计
7.1 功能与特点
7.2 任务分析
7.3 系统开发的软硬件平台
7.3.1 硬件平台
7.3.2 软件平台
7.3.3 性能指标要求
7.4 关键技术研究与实现
7.4.1 基于MKDN的维修知识描述与实现
7.4.2 使用空间球实现虚拟人状态控制
7.4.3 使用位置跟踪器实现虚拟手臂状态控制
7.4.4 数据手套的使用及对虚拟手的控制
7.4.5 虚拟环境下线缆建模
7.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
作者在攻读博士学位期间发表论文和参与的课题
发布时间: 2006-12-06
参考文献
- [1].虚拟人及其在某型武器维修训练系统中的应用研究[D]. 李洁.南京理工大学2010
- [2].维修动作混合仿真及人机工效自动评估方法研究[D]. 邱世广.上海交通大学2014
- [3].面向维修的飞机总体布置设计技术研究[D]. 刘佳.南京航空航天大学2010
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- [3].基于VR的虚拟测试技术及其应用基础研究[D]. 郭天太.浙江大学2005
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- [5].分布式虚拟训练系统研究[D]. 杨瑛霞.华东师范大学2007