[发明专利]一种基于力反馈的船舶辅锅炉虚拟操控仿真系统

摘要

本发明公开了一种基于力反馈的船舶辅锅炉虚拟操控仿真系统，安装在一台计算机内，所述的计算机与一台力反馈设备连接，所述的力反馈设备作连接为人机交互的桥梁，由计算机驱动和控制；所述的虚拟操控仿真系统包括力反馈系统、船舶辅锅炉虚拟场景系统、水系统、燃烧系统、蒸汽系统以及数据保存和曲线绘制系统。由于本发明基于虚拟现实技术，构建了船舶辅锅炉虚拟场景系统展现的虚拟场景，真实再现了实际船舶辅锅炉结构，并在此虚拟场景内实现了场景漫游和人机交互功能，使用者可以不受时间和地点的限制，参观船舶辅锅炉，并在虚拟场景内模拟实际操作，达到实际训练的效果，且运行安全可靠，完全不存在运行管理和停用保养的费用。

主权项

一种基于力反馈的船舶辅锅炉虚拟操控仿真系统，安装在一台计算机内，所述的计算机与一台PHANTOM Desktop力反馈设备连接，所述的PHANTOM Desktop力反馈设备作连接为人机交互的桥梁，由计算机驱动和控制；其特征在于：所述的虚拟操控仿真系统包括力反馈系统（1）、船舶辅锅炉虚拟场景系统（2）、水系统（3）、燃烧系统（4）、蒸汽系统（5）以及数据保存和曲线绘制系统（6）；所述的力反馈系统（1）包含空间匹配模块和力/触觉渲染模块两个功能模块，所述的空间匹配模块将PHANTOM Desktop力反馈设备的控制设备接口点的位姿匹配到虚拟空间中代理点的位姿，所述的力/触觉渲染模块根据代理点与船舶辅锅炉虚拟场景系统（2）中的模型的交互状态实时反馈力和力矩，并反馈给PHANTOM Desktop力反馈设备输出，将船舶辅锅炉虚拟场景系统（2）中产生的反馈力作用于使用者；使用者通过PHANTOM Desktop力反馈设备，对船舶辅锅炉虚拟场景系统（2）里的模型进行操作，力反馈系统（1）检测到PHANTOMDesktop力反馈设备的动作，将信息发送到辅锅炉虚拟场景系统，辅锅炉虚拟场景系统实时渲染更新，并计算出反馈力，通过力反馈系统（1），反馈输出作用于使用者；同时，船舶辅锅炉虚拟场景系统（2）将锅炉状态、汽包水位、蒸汽压力、锅炉燃烧状态等重要参数发送到数据保存和曲线绘制系统（6）；所述的船舶辅锅炉虚拟场景系统（2）中的虚拟场景及其三维实体模型都是采用三维建模软件3DS MAX和MultiGen Creator构建；借助PHANTOM Desktop力反馈设备，船舶辅锅炉虚拟场景系统（2）实现场景漫游和人机交互的功能；所述的水系统（3）、燃烧系统（4）和蒸汽系统（5）以二维图片的形式分别剖析辅锅炉水系统（3）、燃烧系统（4）和蒸汽系统（5）的详细结构，所述的船舶辅锅炉虚拟场景系统（2）里对应的三维模型部件采用全局变量关联；所述的水系统（3）和燃烧系统（4）里分别包含有船舶辅锅炉水系统（3）和燃烧系统（4）的数学模型及其控制器，可实现水系统（3）和燃烧系统（4）的闭环控制；所述的数据保存和曲线绘制系统（6），以记事本格式保存重要参数，并在数据保存和曲线绘制系统（6）对应的视图界面上根据汽包水位、蒸汽压力的变 化情况绘制曲线；所述的水系统（3）和燃烧系统（4）里的控制器包括双位控制器、PID控制器或Bp神经网络控制器，在实现闭环控制时，可任意选择其中一种控制器。