张顺广[1]2003年在《机车仿真器中声音系统的研究与开发》文中进行了进一步梳理本文是以铁道部科技发展项目“提速列车优化操纵与机车仿真器研究开发”为依托，对机车仿真器的声音系统进行研究：第一，对机车仿真器中声音仿真系统的音效进行改进，增加3D音效，如声音的距离感、方位感、多普勒效应等，使得训练环境音响更加逼真；第二，实现机车仿真器中教员与学员间的语音网络通讯。 声音仿真系统以声音渲染的数学模型、人耳的听觉模型、计算机音频知识为基础。本文分析了实际机车运行过程中的声音情况，并结合机车声音仿真的控制方法与具体要求，比较Windows环境中各种声音媒体控制的方法和特点后，提出了采用DirectSound技术开发声音仿真系统的方法。探讨了利用DirectSound技术实现声音的混音、回放和3D效果的原理及处理过程，实现了机车声音仿真的3D音效和多普勒效应。 以语音压缩编解码技术、网络通信技术和多线程技术为主要理论基础，给出了教员与学员间语音网络通讯的具体实现方案：采用对等模式及UDP通信技术和简捷的数据压缩技术，对全双工声卡编程，在局域网内实现点到点的全双工的、实时的语音通讯。文章详细地讨论了语音网络通讯的采集模块、回放模块、通信模块和压缩解压模块的具体实现，并提出了一种自适应的静音检测算法和数据包乱序调整的策略。最后，分析了语音网络通讯的时延。
刘刚[2]2002年在《基于虚拟现实的集装箱起重机驾驶仿真训练器研究》文中提出本文分析了虚拟现实技术和计算机仿真技术的发展及实际运用的情况，根据目前港口生产和司机培训的需要，就岸边集装箱起重机驾驶仿真器进行了研究：通过分析岸边集装箱起重机驾驶的操作规范，提出了岸边集装箱起重机驾驶仿真训练器的软件模块设计；建立了起重机货物的偏摆动力学模型；使用实时仿真软件VEGA，结合虚拟现实的外部设备如数据手套、跟踪系统等，讨论了将虚拟外设运用到岸边集装箱起重机驾驶仿真器的方法。 本文的主要工作有： 1)把计算机仿真技术、机械设计技术与起重机仿真器的研制结合起来，通过分析岸边集装箱起重机的结构型式以及它的基本操作，根据岸边集装箱起重机在集装箱码头生产的具体情况，对集装箱起重机驾驶培训进行软件模块设计，得出了一套比较科学、实际可行的方案。 2)总结岸边集装箱起重机的主要技术参数和机构，分析岸边集装箱起重机的工作过程，使用虚拟现实仿真建模软件MultiGen Creator，建立了包括岸边集装箱起重机、船舶、码头以及集装箱等在内的几何模型库，并对建模方法进行分析，对仿真建模技术进行了一些探讨。 3)对起重机驾驶仿真中的一个难点——货物偏摆的实时仿真问题，结合起重机驾驶的实际操作方法，建立了较为详细的动力学模型，较好地模拟了货物的偏摆，为起重机驾驶仿真训练器的实现解决了一个重要的问题，并为今后起重机驾驶仿真器的动力学模型建立提供了较好的思路。 4)根据岸边集装箱驾驶仿真器的实际情况以及虚拟现实各种外部设备的工作原理、工作性能，得出了较合适的仿真器外设方案，并为今后在实际中应用这些外设，实现具有沉浸感的虚拟环境仿真打下了基础。
魏国前[3]2007年在《起重机模拟培训系统若干关键技术研究》文中提出虚拟现实是一种先进的、自然的、直接的人机交互技术,它能够同时提供诸如视觉、听觉、触觉等多种感知,允许用户与计算机中的模型进行实时交互,并使他们获得与真实世界相似的体验。随着计算机技术的迅猛发展,虚拟现实技术的研究越来越深入,其应用领域也越来越广泛。模拟培训系统是一种集成了传感器技术、计算机接口技术、叁维实时动画技术、人工智能技术、数据通信技术、网络技术、多媒体技术等先进技术于一体的仿真系统,它不仅具有节能、安全、经济等优点,而且培训不受时间、气候、场地的限制。借助虚拟现实技术的3I特性——沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和构想(Imagination),受训者可以沉浸在虚拟操作环境当中。根据虚拟环境提供的视觉、听觉和触觉反馈,直接感知操作对象的结构和工作原理,构想操作动作要领,体验在现实世界中经常发生或者极少发生的各类生产工况,并取得令人满意的培训效果。起重机是一类广泛应用于冶金、制造、港口、水电、建筑等行业的物流运输设备,同时,起重机也属于特种设备的范畴,起重机司机必须经过严格的安全技术理论学习和安全技术操作实践,考核合格之后方能获证上岗。目前起重机司机受训的实践操作与考核环节大部分是在租用工厂的起重机上进行,这种方式虽然能够使受训者获得直接的受训体验,但也存在较大的安全隐患,同时具有受训资源受限、能耗浪费大、考核评估缺乏客观性、培训效果不尽如人意等缺点,这给当前起重机司机的培养工作带来了极大的挑战。研究并开发性能卓越、功能强大的起重机模拟培训系统并将其用于起重机司机的培训工作,是迎接这一挑战的最有效方法,本文即是在这一背景下选题并展开研究的。本文针对起重机司机培训的特殊要求,分析了起重机模拟培训系统的特点与组成,建立了融合技能训练和理论知识教学于一体的培训实施框架,并对其中的建模理论与方法、纹理特效与性能优化技术、可运动的虚拟人体建模及其自由变形方法、适于起重机受训环境的视景显示方案、面向操控的人机交互技术等内容进行了系统、深入的研究。论文选题具有重要的理论意义与实用价值,取得的成果和创新点主要有;1、提出了一种新的模拟培训的实旋框架,指出模拟培训系统不仅应该具有模拟操作功能,还要具有理论知识教学功能;针对起重机司机培训的要求,给出了一种系统组成结构,并采用多层次的视景模型以适应不同的培训目的。2、研究了基于景物几何的起重机虚拟场景的建模方法。根据起重机工作场景不同组成部分的结构特点采取了有针对性的建模策略,建立了包含大车、小车和取物装置等主要运动构件的层次模型;基于模板文件实现了可参数驱动的箱形梁虚拟建模,解决了系列化箱形结构的快速建模问题;基于面向对象技术设计了若干典型型材的自定义原型节点,可以实现快捷方便的型材虚拟建模。3、研究了纹理特效与性能优化技术。采用具有透明度信息的纹理图像,实现了基于简单造型节点和纹理映射技术的桁架结构建模;基于多重纹理的光照技术,实现了箱形梁内部场景的移动光照效果;从文件的优化、模型的优化和纹理的优化叁个方面出发,研究了VRML场景的优化处理技术;采用Bsp树对场景模型进行组织和管理,有效地控制了叁角形面片的渲染数量。4、研究了基于骨架的虚拟人体建模方法,结合人体关节的国际标准H-Anim及其中的四种关节层次,利用插补算法实现了关节的运动控制,利用FFD技术实现了人体腰部的弯曲变形。5、研究了视觉和操纵两方面的若干人机交互技术。分析了目前起重机模拟培训常用的几种视景显示方案,提出了一种基于增强现实的显示概念,并对其中若干问题的实现方法进行了探讨;研究了基于操纵的人机交互技术,通过时间或造型位置与起重机运动参数之间建立的联系,实现了两种典型的虚拟控制器;提出了一种基于虚拟键盘映射技术的物理控制器解决方案,设计了一个小巧、灵活的控制盒原型,可以方便地操作虚拟起重机并实现有关运动。本文的研究没有也不可能包含起重机模拟培训系统中的所有问题,但希望以本文的研究为基础,对相关理论和方法的研究能够得到延续和发展,起重机模拟培训系统也能够尽快得以实用。
王小亮[4]2009年在《高速列车驾驶仿真器动感模拟系统研究》文中指出列车运行速度的提高对列车驾驶仿真器中的关键——动感模拟系统提出了新的更高要求,很有必要对其进行深入研究,以改善系统性能,提高模拟逼真度。本博士学位论文深入系统地探索了高速列车驾驶仿真器动感模拟系统中的体感模拟算法设计、系统参数匹配及运动平台设计等重要问题,主要研究工作和取得的研究成果如下。1.在分析叁种常见体感模拟算法在高速列车驾驶仿真器应用中的不足,和研究高速列车驾驶仿真器体感模拟算法设计中的关键问题的基础上,提出了设计高速列车驾驶仿真器体感模拟算法的实现方法。在该方法中,基于不同洗出位置对模拟逼真度的影响,找到最合适的洗出位置；基于遗传算法,在满足运动平台的快速回位和人体运动感觉阈值的要求下,优化了高速列车驾驶仿真器体感模拟算法固定参数；基于模糊控制,提出了两种高速列车驾驶仿真器的体感模拟算法——模糊经典洗出算法和模糊自适应洗出算法,新算法不仅能满足高速列车驾驶仿真器实时计算要求,而且能获得更高的模拟逼真度。2.提出了高速列车驾驶仿真器动感模拟系统参数的优化匹配策略。通过给出运动平台在六个方向上最大线(角)位移的快速求解方法,建立了高速列车驾驶仿真器运动平台结构参数与洗出算法参数之间的关系,并提出了根据运动平台结构参数确定洗出算法参数的新思路和面向模拟逼真度的仿真器运动平台结构参数优化新方法,利用该方法同时获得了最优的高速列车驾驶仿真器运动平台结构参数和与之匹配的洗出算法参数。3.研究了高速列车驾驶仿真器运动平台的创新设计。提出了一种基于型数综合的六自由度并联机构系统构型新方法。运用该法构造出3PPRS并联机构作为高速列车驾驶仿真器新型运动平台,并面向模拟逼真度优化出其结构参数。运动学动力学仿真和与6SPS并联机构的性能比较结果表明：3PPRS并联机构能模拟高速列车运动,更有潜力作为高速列车驾驶仿真器运动平台。借助ADAMS、MATLAB软件完成本论文的建模、分析、仿真和优化工作。
李艳冰[5]2007年在《铁路机车电台中基带信号处理模块的研究与实现》文中认为本课题是受天津通广集团委托,完成由通广集团移动部设计生产的4137铁路列车无线调度机车电台的基带信号处理部分的研究与实现。原4137机车电台中的基带信号处理部分是由多个专门的芯片组成,其中信号检测和语音滤波采用模拟方式的芯片,而调制解调则由MSM6882来实现。该结构不利于系统的功能扩展和升级。此外由于负责信号检测功能的芯片现已停产,暂时无法找到合适的替代方案。因此,通广公司决定以高性能数字信号处理器DSP为核心构成基带信号处理模块。本文详细介绍了该课题的硬件、算法和软件设计的过程及原理。作者在深入研究了铁路机车电台的硬件构造和具体程序后,了解了其基带信号处理部分的工作方式,从而合理地设计了TMS320C5402 DSP系统,并巧妙的利用DSP中断资源和I/O端口,使得该系统在不改变原机车电台主机接口和程序的前提下,实现了基带部分的集成工作。此外,作者根据铁路标准的要求,设计了音频、亚音频的编解码算法和MSK调制解调算法,先在VC++环境中编写程序,并通过MATLAB工具进行仿真,最后在DSP开发平台CCS上建立工程,调试通过。经过综合测试仪的测试后,对算法和软件进行了合理的优化,使系统可以高效率地完成基带信号处理工作。本文还对铁路列调系统的升级方案进行了设计,提出了采用TI公司生产的“数字信号控制器”TMS320F2812全面替代电台中的控制模块和基带处理模块的解决方案。论文对其可行性进行了分析,结论说明该方案可有效提高系统性能、节约成本。
程晋然[6]2011年在《多机牵引同步控制系统的可靠性设计》文中认为本论文以铁路局科研项目《机车重联牵引无线同步操纵装置》的为依托,主要工作为根据可靠性工程原理,对机车重联牵引无线同步操纵装置进行改进设计,以提高其可靠性。该研究工作对于重联牵引同步装置及其类似设备的可靠性提升具有一定的现实意义和参考价值。论文首先阐述了可靠性理论基础及可靠性的评价指标,分别介绍了简单并联系统、叁模余度表决系统、叁重余度系统等工程中常用的提升可靠性的方法,在对上述方法分析比较的基础上,给出了适用于多机牵引同步装置的叁模余度表决方案。该方案对输入的叁个通道数字量进行叁取二表决输出,对叁个通道的模拟量进行叁取二表决切换。根据可靠性理论的分析,该方案构成的系统平均无故障时间比单模系统有所减小,但在任务期则具有非常高的可靠度(R≈1),该方案的特点与多机牵引同步控制系统对可靠度的需求相吻合。针对叁模余度表决系统,提出了一种表决器硬件实现方案,该方案采用MCU作为表决器主控制器,并设计了监控模块对主控制器出错的小概率事件进行处理消除,以确保装置不会因表决控制芯片的偶发故障而失效。其中,若系统发生表决器可以判明确切出错通道的故障,先进行识别和表决输出,再通过蜂鸣器与显示屏给出声音和文字提示。对于多个通道出错,无法进行表决输出的情况,控制程序将锁定装置并给出声光报警,且只能在排除故障后经过人工解锁装置才能重新进入工作循环。基于Keil soft uVersion3集成开发环境编写代码实现上文提到的各种控制和故障识别功能。为验证表决装置设计的正确性和有效性,搭建了临时实验台,基于此平台完成了对叁模余度表决装置的软件调试和功能验证。实验结果很好地验证了装置的各项功能满足设计要求,实现了多机牵引同步控制系统的叁取二冗余表决输出,对系统可靠性的提升具有一定的价值。
王政[7]2005年在《基于交互驱动的虚拟样机动力学建模技术研究与应用》文中研究指明在产品开发中，由于物理样机的成本较高，为了保证方案的可靠性及早期得到不同分系统集成的关系，可采用计算机辅助的方法。在最简单的情况下，借助渲染利用几何数据，可以产生产品的逼真效果图。利用数字虚拟样机，将产生能用此方式评价的叁维模型。这种数字表示方法也可用来模拟空间大小、干涉及功能关系。数字样机的内容不仅仅涉及几何信息，而且虚拟现实系统还提供了人机交互存储现实叁维场景的工具，在计算机内成像，使观察者可以评价复杂的图像场景。除了虚拟叁维空间的导航功能和交互修补外，虚拟现实系统存在着考虑干涉、计算模型或运动模型等物理边界条件的可能性。而且，虚拟样机集成了关于信息建模、实时感知和多通道交互等方面的研究成果，覆盖了产品从设计、工作性能分析、零部件加工、装配到使用等环节，为产品创新开发提供了直接的叁维界面和虚拟测试平台。 本文同绕上述领域，在面向产品创新开发的虚拟设计平台研究中，针对虚拟样机动力学求解器的软件实现，在以下方面进行重点研究： (1) 在虚拟样机核心仿真模型构建中，提出了由机械系统CAD模型建立面向领域行为模型的方法。机械系统内部约束基于CAD描述，构件间的关联通过图论表达，在软件实现时，基于构件的交互端口建立行为模型，由CAD模型推导出的3D机构图表达了系统中的能量流，而CAD模型和组件行为参数化的同时，也保证了两者的一致性。在软件组件中，封装了设计信息、行为模型及其内部关系，对其实例化后，以端口连接配置复杂系统，并创建系统层仿真模型。 (2) 在扩展ODE求解器进行机械系统运动表达的过程中，通过使用递推计算获得复杂度o(n)的相对坐标表达模型，并进一步论述了Lagrange乘子确定、数字漂移的多准则优化控制策略。对于冗余约束和一致性运动驱动问题，提出了基于QR分解策略以高效消除冗余约束，获得一致性的方法。最后，对具有离散拓扑变换的机械系统仿真实时性问题进行了讨论。 (3) 在虚拟样机动力学分析中，对施加的外部力／力矩的属性进行了分析，实现了力／力矩隐喻(metaphor)工具的直观定义，并基于多刚体动力学模型，提出了直观驱动的交互仿真方法。最后，通过对汽车发动机曲柄活塞部分的建模仿真实例论证了该方法的有效性，以及隐喻工具的直观性。 (4) 在机械系统虚拟样机运动仿真中，通常需要对单侧有摩擦非贯穿约束建立动力学模型，这一过程通常很困难。而基于传统刚体模型的非贯穿约束，
贾迎春[8]2005年在《燃料电池混合动力电动车仿真分析与控制策略研究》文中提出质子交换膜燃料电池混合动力电动车因其高效、无污染的优点已经成为世界各大汽车生产厂商和科研机构的开发热点。本文结合博士学科点专项科研基金“燃料电池-蓄电池混合动力汽车仿真分析与控制”课题,以质子交换膜燃料电池混合动力电动车为研究对象,首先考虑汽车使用性能对动力源的要求,对质子交换膜燃料电池进行了较全面的试验研究,测试了各种工况下燃料电池的性能以及不同参数对电池性能的影响,结果表明燃料电池的输出特性可以满足汽车的使用要求;以某国产经济型轿车为原型对经改装形成的燃料电池混合动力电动车进行了系统的仿真分析,得出了最优的混合动力度配置参数,在此基础上以经济性最佳为目标优化了动力总成参数;对比分析了燃料电池混合动力电动车的两种控制策略,结果表明对于本文的仿真车型功率跟随模式要优于开关模式,研究了功率跟随模式控制策略在仿真软件ADVISOR 中的实现。
参考文献：
[1]. 机车仿真器中声音系统的研究与开发[D]. 张顺广. 西南交通大学. 2003
[2]. 基于虚拟现实的集装箱起重机驾驶仿真训练器研究[D]. 刘刚. 武汉理工大学. 2002
[3]. 起重机模拟培训系统若干关键技术研究[D]. 魏国前. 武汉理工大学. 2007
[4]. 高速列车驾驶仿真器动感模拟系统研究[D]. 王小亮. 西南交通大学. 2009
[5]. 铁路机车电台中基带信号处理模块的研究与实现[D]. 李艳冰. 天津大学. 2007
[6]. 多机牵引同步控制系统的可靠性设计[D]. 程晋然. 西南交通大学. 2011
[7]. 基于交互驱动的虚拟样机动力学建模技术研究与应用[D]. 王政. 浙江大学. 2005
[8]. 燃料电池混合动力电动车仿真分析与控制策略研究[D]. 贾迎春. 吉林大学. 2005
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