交互式自行车模拟器中的力觉反馈研究

力觉反馈系统是交互式自行车模拟器的重要组成部分，它主要模拟真实环境骑车过程中手把及脚踏板对骑车者产生的力反馈，使骑车者通过模拟器体验到真实骑车环境中的力觉。从骑车过程中骑车者的受力分析入手，设计了一套适合于交互式模拟器的力反馈软硬件，并着重分析了将虚拟环境中的自行车与模拟器力反馈硬件系统之间的反馈力准确映射方法。     

交互式自行车模拟器中自行车动力学研究

交互式自行车模拟器是集动感及力觉提示、力学仿真以及计算机图形学等技术于一体的动感模拟器系统，自行车动力学仿真模块是其仿真软件系统的核心。本文从分析自行车动力学特点入手，提出了两个弱耦合的动力学子模型——稳定性模型和振动模型来描述自行车在复杂路况下的运动，并研究了在模拟器环境下模型关键输入数据的获取方法。     

实时力觉交互中的虚拟力计算及渲染方法

虚拟力计算和渲染是虚拟现实力觉显示系统的核心技术。针对人与虚拟环境通过工具进行接触交互的任务,讨论了提高力觉显示逼真度的方法。静态物体采用三角片模型,运动的虚拟工具采用质点模型。用均匀划分包围盒方法和基于三角片元素拓扑关系及最短距离迭代的方法,分别解决虚拟力计算的碰撞检测和碰撞响应问题。针对物体几何特征逼真度显示给出了渲染判据,实现了逼真度和稳定性的矛盾折衷。基于力觉交互设备Phantom,开发了力觉仿真系统平台,通过感知具有典型几何特征的物体形状,验证了虚拟力计算和渲染方法的有效性。     

基于CAVE的集装箱装卸仿真系统

介绍了基于CAVE系统的集装箱装卸模拟器的硬件平台,给出了本实验室已搭建的CAVE系统的详细配置.阐述了多通道立体显示技术在集装箱装卸模拟器视景系统中的应用,分析了基 于被动立体显示的集装箱模拟器的系统构成.通过船舶的压载水调节系统,建立了集装箱装卸操作人员与船舶驾驶员的联系.最后根据拉格朗日运动方程建立了系统的广义坐标下四自由度的运动模型.     

歼击机飞行员三轴加速度过载建模与仿真研究

持续载荷飞行仿真平台是一种新型飞行模拟器,为了能够精确控制该模拟器的运动系统,需要解决飞行员的三轴加速度过载的计算问题。通过对模拟器运动系统以及飞行员的运动规律分析,运用理论力学的知识,推导出歼击机飞行员三轴加速度过载的数学模型。最后对该模型进行了数字仿真,并用实验方法对仿真结果进行了检验,显示该数学模型正确合理,能够作为解决上述问题。     

持续载荷飞行模拟器运动系统研究

首先介绍了一种新型具有持续载荷特性的飞行模拟器的原理及系统组成,在此基础上,推导了其运动系统稳态数学模型,最后以某型载人离心机为运动平台进行了飞行模拟器验证实验,结果证明运动系统模型的正确,离心机运动平台能够满足持续载荷飞行模拟器提供载荷要求,且系统响应速度可以满足持续载荷飞行仿真要求。     

自行车仿真器力反馈技术的研究

自行车力反馈系统是自行车仿真器的重要组成部分,它主要用来模拟人在真实环境中骑行的力觉感受。分析了人在骑行中的受力并建立了自行车动力学模型,着重分析了在骑行中人姿态的改变对人车整体重心位置和反馈力大小的影响。以此为基础,设计了一套自行车力反馈系统,实验结果表明,该系统使参与者获得如在真实环境中骑行的体验。     

用于虚拟力觉再现的弹簧-质点力/变形模型研究

为提高虚拟力觉再现的精度与实时性,提出了一种弹簧-质点力/变形模型,它将物体以受力点为中心,沿径向方向分割为呈同心圆分布的弹簧-质点系统。系统中各个质点的相对位移的叠加对外等效为物体表面变形,与之相连的弹簧弹性力的合力等于物体表面的接触力。该方法由于分割只涉及到发生变形的局部区域,不需要对整个物体进行大量的矩阵运算;进行了基于图像边缘检测的变形测量,推导了模型参数;基于此力变形模型,利用DELTA手控器,进行了柔性物体接触变形以及实时虚拟力反馈的半物理仿真。     

基于电动式力伺服的纵向操纵人感仿真系统

依据飞机纵向操纵负载力的数学模型，采用电动式力伺服加载的方式设计了飞机纵向操纵人感仿真系统。仿真结果和实际应用表明，该系统具有仿真精度高、快速性好等特点，能广泛地应用于飞行模拟器的操纵力负荷仿真系统中。     

高分辨雷达目标回波模拟器设计

研究实现了一种基于宽带数字射频存储器和数字图像合成器的高分辨雷达目标回波模拟器。该模拟器采用去斜率解调和调制处理来降低系统中频处理带宽,从而降低了系统复杂程度。设计了一种基于高性能FPGA的数字图像合成器来实现高分辨雷达目标回波的模拟功能,推导并分析了数字图像合成器的工作过程。最后,以一个128个距离单元的数字图像合成器来合成一个运动飞机目标为例,将其压缩图像与计算得到的该飞机距离像进行了比较,结果表明该模拟器可以逼真的模拟复杂目标一维距离像。     

采用真雷达显示器的航海雷达模拟器的关键技术

传统的雷达模拟器大致可分为全微机化的雷达模拟器及采用真雷达显示器和雷达信号发生器板的雷达模拟器。第一种雷达模拟器的操作界面逼真度尚待进一步提高，第二种雷达模拟器由于受雷达信号发生器板内存等限制，所能模拟的海区不如第一种雷达模拟器多，灵活性欠佳。本文的雷达模拟器采用微机生成雷达视频信号，通过雷达接口板将由计算机模拟的不同海区雷达回波图像显示在真雷达显示器上，具有灵活性大、逼真度高的特点。对该雷达模拟器的几个关键技术：雷达不同显示方式下的坐标变换、岸线回波生成算法、雷达信号接口板的的设计作了详尽介绍。该接口板可产生满足雷达／ARPA显示设备需要的各种信号，并可实时将计算机模拟的雷达视频数据转换成雷达显示设备可以接收的雷达回波信号，显示在真实雷达显示设备上。成功地应用在全任务大型船舶操纵模拟器中。     

基于控制组态软件的火电发电机组仿真研究

以350MW火力发电机组为仿真对象,开发了一台基于PineCAD工程控制组态软件的电厂火电系统仿真机。介绍其中的发电机组的仿真研究,建立了发电机变压器系统数学模型、同期并网系统数学模型和电网控制系统数学模型,这三部分再与电气系统控制逻辑、电厂操作的人机界面相链接,构成了发电机组电气仿真系统。通过将仿真数据同机组实际运行数据进行比较分析,所建立的发电机组模型能够满足仿真精度的要求,仿真机交付电厂使用,对运行人员进行基本的培训,取得效果满意。     

一种支持触觉反馈的膜组织变形仿真方法

针对一类面模型的软组织变形触觉仿真问题,提出了一种基于半边数据结构和AABBs（Aligned Axis Bounding Boxes）树结构混合的碰撞检测响应方法,命名为层次半边观察法,以适应触觉反馈计算的高帧率要求。触觉反馈仿真了膜组织的粘弹性力和粘滞性摩擦效果。粘滞性摩擦由修改的滞滑摩擦模型实现。膜组织的变形基于简单的质点弹簧模型建模。实验表明,提出的方法与单一的使用AABBs树结构方法相比,具有较高效率。记录的力反馈曲线清晰的反映了膜组织的粘滞性摩擦特征。该方法将是建立白内障虚拟手术仿真器的基础。     

LORAN C导航系统电磁环境模拟器设计与实现

分析了LORANC无线电导航系统的工作原理和电磁波环境 ,研究了一种将软件和硬件相结合来模拟产生LORANC电磁波环境中各种信号及噪声的方法。具体设计了LORANC电磁环境中各种信号的产生 ,PC机中软件完成初始环境参数的设置和舰船运动要素计算。该模拟器模拟效果逼真 ,解决了LORANC导航系统室内操作训练的难题 ,其方法可推广应用到其它复杂的时序控制器中     

计算机仿真系统生成工具SIMS的设计与实现

分析了当前仿真系统快速生成技术，提出了基于体系结构模型与部件生成技术相结合的方法。定义了一套通用的指令集描述语言IDL，生成相应的功能部件；设计并实现了一个支持多种体系结构的计算机仿真系统快速生成工具SIMS。最后介绍了两个利用SIMs开发的仿真器MIIS和PSE。     

风力发电和飞轮储能联合系统的模糊神经网络控制策略

针对于风力发电和飞轮储能联合系统,提出了一种新的控制策略。基于飞轮储能系统里矢量控制的感应电机,建立了系统的数学模型。在系统里,采用模糊神经网络控制算法实现直流总线电压的自动调整,达到稳定系统的直流总线电压的目的。仿真和实验结果证明,在风力发电和飞轮储能联合系统的能量控制过程中使用模糊神经网络控制算法实现了能量的快速存储和释放,起到了稳定系统电压的作用,取得了满意的控制效果。     

600MW机组仿真机中的锅炉模拟

在６００ＭＷ机组仿真机的研制和开发中，为适应实时和全范围仿真的需要，针对其锅炉部份，以模块化思想建立锅炉各子系统和设备模型。用误差控制关联模块的耦合。在仿真机上进行仿真试验，按电厂实际数据，修正模型，从而保证仿真的响应质量，仿真机的运行结果表明，该部分的模拟是真实可行的，完全能适应仿真的需要。     

引信目标回波模拟器的建模与实现

针对脉冲多普勒调制引信的目标回波进行了建模与仿真,并在此基础上研制成功了引信目标回波模拟器。该引信目标回波模型基于多散射中心来模拟的方法,并将环境因素的影响引入模型。引信目标回波模拟器的每个通道的控制均基于FPGA器件,结合并口通信和SRAM存储器并通过DDS的回波合成实现引信目标单散射点回波的模拟,并采用多路并行的方式来实现模拟目标的多散射中心。实际的测试结果验证了目标模型的建模及回波模拟器实现的可行性与正确性。