VLCC船舶轮机模拟器电力系统的研究与设计

摘要

由于航运业的快速发展，对航运人才在质量和数量方面的需求同时增加，因此对航运人员的培训工作就必须加强，相应的模拟器也随之发展起来，虚拟现实技术在轮机模拟器中越来越受到重视。船舶电力系统是一个独立而又复杂的系统，电气设备操作对于培训一直都是一个难点和重点，希望对船舶电力系统建立数学模型，利用虚拟现实最新发展技术对轮机模拟器电力系统部分做些有实际意义的工作。
　　首先，建立了船舶电力系统整体数学模型。以某29.8万吨VLCC船舶电力系统为研究对象，建立了数学模型，包括发电机调速系统、同步发电机、励磁系统、异步电动机的数学模型。并利用MATLAB/SIMULINK仿真软件对同步发电机的数学模型进行系统仿真和验证。
　　其次，研制船舶电力系统二维模拟器。基于Visual Studio2010 C＃编程语言，用Winform开发框架进行船舶电力系统二维模拟器界面设计和实现。对研究对象的控制逻辑进行深入的分析，进行二维模拟器的功能开发。该软件功能完善，可以手动操作系统设备，设置故障和更改系统变量。界面具有友好性，可实现显示后台模型计算出的系统重要参数。
　　最后，基于Unity3D平台开发船舶电力系统三维模拟器。首先利用3ds Max建模软件建立了船舶电力系统设备三维模型，制作了需要的贴图以及对模型进行了优化处理。然后将模型以.Fbx格式导入到Unity3D平台中，根据船舶电力系统实际控制逻辑基于此平台利用脚本语言对模型实现虚拟现实设计。
　　该系统的研究设计具有一定的实用性和创新性，对于船舶领域的三维虚拟现实技术的研究与设计具有一定参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 轮机模拟器电力系统概述

1．2．1 国内外轮机模拟器电力系统发展现状

1．2．2 船舶轮机模拟器电力系统新技术及分类

1．3 虚拟现实技术

1．3．1 虚拟现实的概述

1．3．2 虚拟现实的基本特征及关键技术

1．3．3 虚拟现实技术在轮机模拟器电力系统中的应用

1．4 本课题的研究目标及内容

第2章 系统设备数学模型

2．1 船舶电力系统介绍

2．2 船舶电力系统各部分的数学模型

2．2．1 柴油机及其调速系统模型

2．2．2 船舶同步发电机数学模型

2．2．3 同步发电机简化数学模型

2．2．4 励磁系统的数学模型

2．2．5 异步电动机模型

2．3 船舶电力系统仿真验证

2．4 本章小结

第3章 船舶电力系统二维模拟器开发

3．1 仿真软件的设计

3．1．1 船舶电力系统模拟器简述

3．1．2 设计思路

3．1．3 软件开发环境及工具

3．2 研究对象的控制逻辑解析

3．2．1 应急电站的系统分析

3．2．2 船舶主电站系统分析

3．2．3 电力系统保护

3．3 船舶电力系统二维模拟器开发

3．3．1 模拟器界面的设计

3．3．2 模拟器通讯研究

3．4 本章小结

第4章 三维模型的建立

4．1 三维模型的制作

4．1．1 3ds Max建模基本概念

4．1．2 船舶电力系统中三维模型建立

4．2 三维模型的优化及导出

4．3 本章小结

第5章 基于Unity3D船舶电力系统虚拟现实设计

5．1 Unity3D平台的介绍及选择

5．1．1 Unity3D引擎的概述

5．1．2 Unity3D引擎界面的介绍

5．1．3 Unity3D引擎中专业术语

5．2 Unity3D引擎中关键技术介绍

5．2．1 摄像机成像技术

5．2．2 碰撞检测技术

5．3 基于Unity3D平台虚拟现实技术的实现

5．4 船舶电力系统虚拟现实交互设计

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

附录

致谢

作者简介