小型海洋环境监测平台设计

针对当前海洋环境监测多样性的需求以及当前监测设备存在的弊端,设计了一款以水面浮台为中转中心,连接地面控制端与水下机器人的监测平台系统,实时监测局部海洋环境。水面浮台通过无线模块与移动控制端进行远距离通信,通过光端机模块与水下机器人端进行实时通信,水面浮台在水下机器人的带动下,可以灵活移动至指定海域。平台具有长航时、作业费用低、远距离通信以及灵活移动等特点。     

支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统

为提高支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统的精度和实时性,提出了一种基于物理意义的平行菱形链连接变形模型.该模型中由于各个链结构单元中菱形的长度等比例变化,计算量小,改变链结构单元中菱形的长度和夹角就可方便地对不同的柔性体进行建模.同时还讨论了系统的结构设计、柔性体形变计算、快速碰撞检测和实时力/触觉反馈操作等.基于6-DOF Delta手控器建立试验平台,并结合力/触觉反馈计算实现了虚拟肝脏手术的拉拽、按压等变形仿真.实验结果表明,该系统力/触觉感觉平稳、模拟效果逼真,能够满足虚拟现实系统对精细作业和实时性的要求.建立简单逼真的物理变形模型和精确快速的碰撞检测算法,有助于提高虚拟肝脏手术仿真系统的性能.     

基于虚拟现实的高压电气试验系统架构及关键技术研究

高压电气试验仿真系统是为高压电气设备的各种试验提供一个三维仿真试验环境,用户能够利用该试验环境进行各种电气试验操作,从而达到对操作者的培训和考核目的．系统在虚拟现实技术基础上,结合高压电气试验的具体情况,提出构建包括电气设备等三维实体物理建模、机构建模和功能建模的仿真系统方案,开发具有虚拟现实特点的试验仿真系统,并实现实时仿真及交互控制的功能．     

Creator/Vega及其在船舶航行视景仿真系统中的应用

利用工具软件Creator、Vega来实现虚拟现实技术,介绍了Creator和Vega软件的特点,探讨了利用Cre ator和Vega软件创建实时仿真程序的过程,最后结合船舶航行仿真视景的实例介绍了基于Creator和Vega的虚拟现实技术在航海中的具体应用.仿真结果表明,基于Creator/Vega的船舶航行视景仿真系统取得了很好的效果.     

基于μC/OS-Ⅱ的振弦式传感器测频系统的设计与应用

针对传统桥梁振动频率测量系统中存在的测量精度低、速度慢、可靠性差的缺点,提出了一项新型的基于μC/OS-Ⅱ振弦式传感器频率测量方案.该方案引入了一种高效的等精度测频技术,并率先实现了μC/OS-Ⅱ操作系统与频率测量体系的实时结合.多次现场测试表明,系统测量的精度、速度和可靠性明显优于传统测频系统.     

基于实时多任务操作系统的分布式捷联姿态基准姿态算法实现

随着舰船上的武器系统和观测系统的数量不断增多及对其的精度和可靠性等要求的不断提高,对精确的局部姿态基准需求也不断增长。该文给出了用于消除大型舰船甲板变形给各战位点带来影响的分布式捷联姿态基准的结构,讨论了分布式捷联姿态基准中基于实时多任务操作系统的姿态算法的实现方法,包括：实时多任务操作系统环境下组合式捷联姿态基准算法应用程序的多任务确定,组合式捷联姿态基准算法中各任务的实现等。采用文中所述方法实现了一种实用的组合式捷联姿态基准算法,算法的仿真结果证明了文中所述方法的正确性。     

一种新的现代城市交通管制系统的探讨

应用控制、仿真和虚拟现实技术,提出一种新的现代城市交通管制系统的框架方案,内容包括虚拟现实临场感的实现、图像数据与仿真融合、电子地图匹配与导航、疏导优化算法与实现、实时指挥方案的生成与发送接收系统等.这种新的管制系统的指挥中心具有传统中心不能比拟功效,它能使中心调度具有临场感、全视景地快速巡游相关街道并自动生成指挥参考方案.     

全回转起重船起重作业系统建模与半实物仿真

为了创建逼真的全回转起重船起重作业虚拟训练环境,根据实际海上起重作业过程,综合考虑海况、动力定位、实时操纵、压载调整等多种因素对起重作业的影响,构建了多通道数据交流数学模型,并通过虚拟现实技术、通信网络技术、实时动力学解算以及半实物操纵模拟等方法的联合应用,实现了身临其境感觉的交互式半实物仿真环境．仿真实验表明：工程技术人员通过仿真演练可以对起重作业过程的关键参数进行推敲,对实际操作过程进行预演,起到辅助制定工艺过程、降低海上起重作业风险以及提高海上工程作业的可靠性的作用．     

虚拟现实技术在校园漫游系统中的应用

以武汉科技大学校园为对象，讨论了虚拟现实中实体建模、模型快速显示、实时漫游仿真等技术，在桌面平台下初步实现虚拟校园漫游系统。     

多通道大屏幕主动立体VR中控系统的设计与实现

虚拟现实技术极大地丰富了采矿实验教学的内涵和手段。以东北大学矿山虚拟现实与数值仿真中心新建的多通道大屏幕主动立体虚拟现实实验教学系统为例,探讨自行设计虚拟现实实验教学中控系统并通过TCP/IP网络对相关硬件设备进行控制的可行性及实现方法。在此与读者分享我们的经验,希望对有中控系统开发需求的读者有所裨益。     

基于温差能源的水下滑翔器动力学分析与设计

水下滑翔器作为一种新型水下机器人系统，对于海洋环境监测与资源探测具有重要应用价值．与采用电能驱动方式不同，设计开发了一种海洋环境能源（温差能源）驱动的水下滑翔器，并应用Gibbs—Appell方程建立了动力学模型，仿真分析了水下滑翔器的垂直剖面运动特性，获得了相应的运动参数．依据动力学仿真结果，设计了基于温差能源的热机系统，以及姿态调整机构与控制系统．水域实验结果表明，水下滑翔器采用温差能源驱动，其原理是可行的，所设计的热机系统热交换功率达到47W，可以满足水下滑翔器驱动性能要求．     

一种用于力觉再现的柔性体变形仿真弹簧-质点模型

提出一种新型的在虚拟现实中可实现的弹簧-质点力/变形模型.它按质点连接顺序划分层次,以受力网格为第1层,构建类似同心环状的弹簧-质点系统.施力刚体以点接触的方式与柔性体进行力交互作用.运用虚功原理,结合施力刚体与受力柔性体组成的系统中虚拟力和质点位移的关系,区别于以往对局部变形的研究,对柔性体进行全局变形分析.柔性体变形是整个柔性体表面质点在力平衡条件下位移变化累加的结果.利用DELTA 手控器对柔性体的接触变形以及实时虚拟力反馈进行仿真,实验表明所提出的方法适用于柔性体的力反馈计算,满足精细作业对虚拟现实系统的要求.     

基于虚拟现实的人机工程MTM和NIOSH方法研究

人机工程学是按照人的特性设计和改善人-机-环境系统的科学,虚拟现实技术近年来发展迅速,其逼真模拟特性可作为人机工程模拟研究法的一个有效手段.该文研究了虚拟现实技术在人机工程中的应用,使用虚拟现实软件对工人的作业进行了仿真,利用MTM方法-时间测定和NIOSH举起分析功能,研究了工人在冲床上加工零件的方法-时间测定及手推车的人机工程设计.     

中国海洋深水油气工程技术与装备创新需求预见及风险分析

 着眼于中国南海油气工程技术与装备创新发展问题,通过专家咨询调研,梳理了深水油气工程技术与装备发展现状,并将其分成深水油气勘探技术与装备、深水油气田高效开发工程模式、深水钻完井关键技术与装备、深水油气生产与输送关键技术与装备4个领域,构建了相应的4级层次评价模型,运用德尔菲法和权值因子判断法对深水油气工程技术与装备进行了量化分析和重要性排序,并对相应的关键装备系统进行了风险分析。研究结果表明,在深水油气工程中比较重要的技术与装备内容包括：深水油气勘探技术、油气田开发先进井型技术、浮式钻井平台/钻井船总体结构设计制造技术、深水钻井隔水管安装与作业控制技术、水下井口系统设计制造技术及其安全高效安装技术、深水钻完井安全高效作业技术、浮式生产平台总体结构设计制造技术、水下采油树系统设计制造技术及其安全控制技术以及电液复合式控制系统设计制造技术等;深水油气工程装备组成复杂,海洋环境和作业工况恶劣,导致泥浆循环、深水钻井隔水管、水下井口与采油树、油气处理、水下管汇及水下生产控制等系统出现失效的风险较高,可通过优化设计控制降低装备失效概率。     

一种用于工业控制的交互式虚拟现实技术

论述了虚拟现实技术在工业控制中的应用,它使研究人员直接获得系统的动态和静态特性,实现实时跟踪和监控工业控制过程的可视化仿真。     

水下金刚石绳锯机监测系统设计

为掌握金刚石绳锯机在水下切削作业时的工作状态,并能及时对作业参数进行调整,设计了一种水下金刚石绳锯机监测系统。分析了绳锯机切削作业时的切削参数,选取切削速度、进给速度、张紧力、串珠绳位置和液压系统进行监测。硬件采用基于ARM7TDMI-S核心的处理器LPC2214,配合监测传感器、存储器、RS232通讯和LCD显示器组成硬件系统。分析了监测系统软件设计思路,对数据显示和数据处理进行模块化设计。经过测试,显示器可以实时显示绳锯机的主要作业参数。该设计实现了水下金刚石绳锯机作业参数的可靠监测,对提高绳锯机的水下切削效率有重要意义。     

深水铺管起重船海上起重作业实时仿真

为满足海上起重作业视景仿真的数据需求,该文基于动力定位仿真系统提供的船舶六自由度实时数据和起重驾控台的操纵信号等多通道离散数据,构建了综合考虑海况、动力定位、实时操纵、压载调整等影响因素的实时动力学模型.为降低累积误差,提高运算速度,采用布里斯近似积分法求解动力学方程.结果证明,该仿真系统在保证精度的前提下满足了实时性要求,有效地解算了被吊物的实时摆动姿态,为视景模型提供了基础数据.     

利用用户数据报协议数据驱动的液压六自由度并联机构虚拟现实技术

针对复杂系统虚拟现实技术应用时实现精准描述系统的动态工作原理,复现真实系统的运动控制功能比较困难的问题,以具有高阶、非线性、强耦合等特征的液压六自由度并联机构为研究对象,提出了一种利用用户数据报协议(user datagram protocol, UDP)实现专业软件MATLAB与虚拟现实开发软件Unity3D的虚拟现实技术。首先利用三维建模软件SolidWorks构建并联机构三维模型,将模型导入Unity3D软件中并对其施加关节约束;其次对并联机构进行运动学反解,建立MATLAB与AMESim联合仿真模型;最后通过UDP协议,实现MATLAB与Unity3D双向实时数据交互并驱动虚拟机构动作。仿真表明：虚拟机构动作完全符合真实物理系统的工作原理,基于UDP协议数据驱动的虚拟现实技术具有很好的准确性与实时性。     

水下拖曳系统升沉补偿液压控制系统研究

针对复杂海洋环境下拖船升沉运动对拖体定深的影响问题,提出了一种水下拖曳系统的升沉补偿控制机理并设计了其补偿系统.基于对缆绳张力影响分析提出了收放速度与升沉速度沿缆绳方向合力为零的升沉补偿机理,通过控制收放缆绳运动来抵消拖体升沉运动并达到理想拖曳速度,基于PID校正方法提高系统的相对稳定性、增加频率带宽设计了升沉补偿控制I型系统.根据线性波理论描述波浪力,通过AMESim软件软件中的液压模块、机械模块和控制模块对水下拖曳系统作业过程进行虚拟样机建模.以调整工况和收放工况为例,对控制前后拖曳体在3种不同海况条件下收放速度、缆绳张力等问题进行计算仿真.仿真实验结果表明,拖曳系统速度补偿效果明显改善,张力波动得到抑制.     

人工影响天气空域请令系统设计与实现

 玉溪市“人影空域请令系统”（以下简称“系统”）,率先在云南省各地（州）级气象部门实现了人工影响天气的空域申请批复的自动化和系统化.系统是根据玉溪市人影作业的需要,依托气象业务通信网络,自主研发而成.系统采用C/S结构,在Windows平台下,模块化程序设计,以VB为编程语言.系统不仅可以完成实时人影作业的空域申请和批复,还能对作业信息进行实时监控、实时传输作业信息、下达预警信息及作业记录管理等其它功能的综合人影空域请令系统.作业资料采取数据库双备份,作业过程指令以语音提醒和列表显示2种方式,实现了作业资料的实时更新和入库管理,确保人影作业的安全.