[實用新型]數學模型模塊化的虛擬仿真訓練器

無效

• 申請號: 200720070916.X
• 申請日: 2007-06-11
• 公開（公告）號: CN201048007Y
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: 梁承姬;王重華;潘洋
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳學雯

技術領域

本實用新型仿真技術領域，具體的來說涉及一種數學模型模塊化的虛擬仿真訓練器。

背景技術

仿真訓練系統是以計算機系統為基礎的人-機實時交互系統，是仿真技術應用的一個重要領域。它以訓練和教學為目的，集成計算機技術、自動化技術、光電技術、CA2技術等，在某種程度上再現一個真實的系統行為，使受訓人員獲得必要的有關真實系統的感性與理性知識。該系統能夠逼真地實時模擬被操作對象的各種特性、現象和參數變化等，并具有節能、安全、經濟、高效等優點，因而得到廣泛地應用。

上世紀八十年代以來，有很多各行業的仿真訓練器在被研制并在實際生產中應用。但其數學模型的建立大都只是根據具體訓練器的具體構件建立具體的數學模型，沒有可以遵循的通用仿真訓練系統數學模型的框架結構。這樣到最后，由多人建立起來的仿真數學模型在結構、數據、程序、輸入輸出等方面出現極其混亂的狀態，給系統的維護、兼容、擴展等方面都帶來很大的制約與難度，有時都要重新建立模型。因此，給出通用仿真訓練系統數學模型的框架結構，對模型進行模塊化，建立模塊之間的數據傳遞等，對建立一個完整的可持續發展的應用于仿真訓練系統的仿真數學模型是極其必要的，也將對只在軍事領域發展的仿真訓練系統推廣到民用的各領域并直接提高國民生產力具有重要的理論意義和經濟意義。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種數學模型模塊化的虛擬仿真訓練器。

為了解決上述問題本實用新型的技術方案是這樣的：

數學模型模塊化的虛擬仿真訓練器，包括機構動力學模型模塊，碰撞反應模型模塊，故障設置與解除模型模塊，評分模型模塊，與其他模塊通過數據傳輸連接的教員臺控制模型模塊。

所述機構動力學模型模塊包含反映實際機構運行的動力學數學模型。

所述碰撞反應模型模塊包括，當操作者操作實際機構時出現的各種碰撞與反應的描述，也是建立動力學數學模型來在仿真訓練器中實現；

所述故障設置與解除模型模塊包括，實際機構出現的故障和操作者解除故障的操作；

所述評分模型模塊包括，對學員的所有操作進行整合并給出最后的操作分數；

所述教員臺控制模型模塊包括，設置各種初始狀態，控制整個數學模型的運行，控制學員的操作，控制各模塊的進程。

有益效果，本實用新型提出了一種通用仿真訓練器建立系統數學模型的模塊化設計，該模塊包含通用仿真訓練器的整體的數學模型，有效地解決了建立虛擬仿真訓練器數學模型中各部分聯系混亂的問題，按照本實用新型安排仿真訓練器研發項目的計劃與分工，將會節省大量人力、物力、財力，而且對仿真訓練器研發項目的可持續發展：維護、兼容、擴展等給予極大的科學空間去挖掘和發揮。而且在不同的仿真訓練器之間可以實現互相借鑒和共享，可節省很多時間和資源。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本實用新型；

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合岸邊集裝箱起重機仿真訓練器，進一步闡述本實用新型。

虛擬仿真訓練器數學模型中要包含以下幾個模塊：

機構動力學模型模塊，該模塊中包含實際系統的機構運行動力學模型。比如在岸邊集裝箱起重機仿真訓練器，這一部分要包含實際集裝箱起重機的小車機構、大車機構、起升機構等的動力學模型，建立準確描述實際機構運行規律的數學模型，并根據一定的輸入來實現各機構運動的輸出。

碰撞反應模型模塊，該模塊是實現圖象中的模型與機構運動模型連接的部分。除了把機構動力學中的計算結果在圖象中實現以外，還要實現圖象中出現的碰撞反應等反饋給動力學模型以供進行精確計算。比如，吊具與集裝箱的碰撞與抓取、吊具與起重機橫桿的碰撞、被吊集裝箱與集裝箱的碰撞等等。

故障設置與解除模型模塊，根據實際操作中常出現的故障或誤操作，在模型中建立故障設置與解除模型，使學員針對故障進行相應的處理，以學會實際操作中的故障處理方法。比如，設置吊具卡槽故障、閉鎖燈不亮故障、吊具無動作故障等等。

評分模型模塊，仿真訓練系統培訓學員后要根據操作水平和故障處理能力給出訓練成績，并且能根據學員操作中的缺點提出建議，提供最優的方案。此外模型還提供“標準試題庫”、隨即生成“試卷”來考核學員。比如在岸邊集裝箱起重機仿真訓練器中根據學員的操作質量、操作速度、操作效率、解決故障的能力等等來給出最后的分數。