基于OpenGL的直升机地面共振仿真软件系统研究

摘要

随着计算机图形学以及软件技术的发展,计算机仿真模拟技术在工程中的应用越来越广泛,例如飞机设计、医学成像等。计算机仿真模拟技术是根据实际系统的数学模型计算系统的信息数据,并将信息数据通过界面技术、三维造型技术转换为可被视觉感受的图示、场景和过程,以便辅助人们进行真实系统的计算机仿真实验。
　　 数字仿真模拟软件在结构设计以及性能评估方面受到了特别的重视。如今,很多仿真模拟软件都已经商业化且技术也很成熟,但是普遍价格都比较昂贵,而且不一定能适应特定的工程需要,因此,为适应特定的工程应用的需要,仍需要自主开发一些适用于特定工程应用的仿真模拟软件。本文就是针对直升机地面共振的研制需要,自主开发一套用于仿真模拟直升机地面共振过程的三维数字仿真系统。本文完成了仿真系统的框架设计、直升机地面共振仿真模型的构建、地面共振数据的可视化。
　　 本文简要地介绍了传统地面共振分析方法,以便在软件设计过程中正确理解直升机地面共振。本文的重点在仿真模拟软件的设计,包括界面设计、直升机地面共振动态模型的构建、三维模型的绘制等。
　　 本文使用VC++6.O作为平台设计仿真软件系统,使用OpenGL进行三维模型的绘制,并用Windows GDI完成了地面共振时间历程数据的可视化。
　　 用户的反馈表明,软件系统达到了预期的要求。本文研究的方案先进可行,具有较高的实用价值,已经投入使用。

目录

文摘

英文文摘

图、表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外现状

1.2.1 直升机地面共振

1.2.2 计算机仿真

1.3 研究意义和主要内容

第二章 传统地面共振分析原理

2.1 平面动力模型

2.1.1 基本假设

2.1.2 数学模型

2.1.3 建立扰动运动方程

2.1.4 建立特征方程

2.2 空间动力模型

2.2.1 基本假设

2.2.2 坐标系统

2.2.3 数学模型

2.2.4 建立扰动运动方程

2.2.5 建立特征方程

2.3 小结

第三章 仿真系统开发基础

3.1 问题描述及解决方法

3.2 面向对象的C++语言

3.2.1 C++语言的发展

3.2.2 面向对象程序设计的特点

3.2.3 VC++6.0和MFC

3.3 开放图形库(OpenGL)

3.3.1 OpenGL工作流程

3.3.2 坐标系

3.3.3 双缓存技术

3.3.4 显示列表技术

3.3.5 纹理映射技术

3.4 VC++6.0和OpenGL的联合编程

3.5 直升机运动仿真设计

3.5.1 计算机图形学概述

3.5.2 几何变换

3.5.3 仿真系统的变换设计

3.6 小结

第四章 直升机机体动态模型的建立

4.1 CATIA建模

4.1.1 整机模型的建立

4.1.2 模型部件的拆分

4.1.3 模型数据导出

4.2 模型数据转换

4.3 小结

第五章 地面共振仿真系统设计

5.1 软件总体思想

5.2 系统框架搭建

5.2.1 生成主框架

5.2.2 修改菜单栏

5.2.3 窗体分割

5.3 仿真主界面设计

5.3.1 仿真原理

5.3.2 OpenGL初始化

5.3.3 OpenGL绘图

5.3.4 运动的实现

5.4 控制面板设计

5.5 数据接口

5.5.1 OpenGLCPP模型数据的导入

5.5.2 时间历程数据的导入

5.5.3 模型库文件导入与导出

5.6 时间历程曲线

5.7 交互操作

5.8 小结

第六章 全文总结及展望

6.1 本文主要工作

6.2 界面美化及使用说明

6.2.1 界面美化

6.2.2 使用说明

6.3 未来工作展望

参考文献

致谢

在校期间发表的论文

附录