船舶轉葉式舵機系統(tǒng)仿真與虛擬現(xiàn)實研究.pdf

1、舵機是控制船舶運動的重要設備，其性能關系著船舶航行的安全性。傳統(tǒng)的舵機噪音大、管路多、占地面積大、安裝維護困難，難以滿足當今社會對綠色船舶的發(fā)展要求。隨著轉葉式舵機密封難題逐漸被攻克，由于其具有結構緊湊、占地面積小、安裝方便、管路少、噪音小、節(jié)能高效等特點，轉葉式舵機在船舶上的應用正日益廣泛，甚至有人預言轉葉式舵機將是未來最有前景的舵機形式。
　　為了對轉葉式舵機系統(tǒng)進行深入地分析和研究，以海洋工程船“海洋石油681”上的轉葉式液

2、壓舵機系統(tǒng)為研究對象，對其進行了數(shù)學建模，并設計開發(fā)了轉葉式舵機仿真軟件。舵機系統(tǒng)數(shù)學模型包括變頻調速單元數(shù)學模型、液壓動力機構數(shù)學模型、舵葉的水動力學模型、位移傳感器數(shù)學模型等。所有數(shù)學模型均在Matlab/Simulink中進行了仿真驗證，符合SOLAS公約對船舶舵機的相關要求。
　　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)是在舵機系統(tǒng)數(shù)學模型的基礎上用C＃語言開發(fā)的，包括用戶界面層、數(shù)據(jù)層、邏輯層等三層結構。用戶

3、界面層是程序的可視化顯示，用來響應界面做出的各種操作，顯示系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)、參數(shù)變化、故障報警，并監(jiān)視模型程序的狀態(tài);數(shù)據(jù)層用于存儲舵機運行的數(shù)據(jù);邏輯層負責整個舵機系統(tǒng)運行規(guī)律的模擬和運算，舵機的模型仿真程序即屬于該層。三維虛擬場景是基于實船的場景資料，利用3ds Max三維建模軟件構建的。將渲染好的三維場景模型轉換格式后導入到Unity3D虛擬現(xiàn)實三維引擎，調整好燈光等顯示效果后，添加相關組件并編寫腳本后實現(xiàn)三維虛擬場景的漫游和操作。最