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船模性能虚拟实验教学软件开发和应用

任政儒;倪少玲;李海涛;李隆帜

【摘要】Duringdevelopmentofthevirtualvesselexperimentteaching

system,theknowledgeincybernetics,suchassys-temnoise,observation

noiseandPIDcontroltheorieswereappliedtomaximizethesimilarity

betweenpracticalandvisualexperi-mentenvironment.Thesoftware

systemissuitableforthedistanceeducationandoptionalteachingproject

ingeneraluniversitiesofthenavalarchitectureengineering.Theinterface,

content,corealgorithmsofthesoftwaresystemwereintroduced,aswell

astheteachingeffectiveness.%为了最大程度模拟真实实验过程，船模性能虚

拟实验软件系统引入了系统噪声和观测噪声等控制学参数，结合PID控制理论，

可真实地还原实验的全过程。系统适用于船舶与海洋工程专业全日制、远程教育及

普通高校船舶与海洋工程专业自选教学项目。该软件系统在教学实践中取得了很好

的效果。介绍软件系统、系统构成及核心算法。

【期刊名称】《船海工程》

【年(卷),期】2014(000)001

【总页数】4页(P95-98)

【关键词】虚拟实验;教学软件

【作者】任政儒;倪少玲;李海涛;李隆帜

【作者单位】大连理工大学船舶工程学院;大连理工大学船舶工程学院;大连理工大

学船舶工程学院;大连理工大学远程与继续教育学院，辽宁大连116023

【正文语种】中文

【中图分类】U661.3

船模水动力性能实验是当前确定船舶与海洋工程结构物水动力性能的主要方法之一，

大连理工大学船舶与海洋工程全日制本科专业设置船模性能实验必修课，一方面向

学生讲授船模实验的相关知识，另一方面深化学生对船舶与海洋工程专业的整体认

识与兴趣[1-2]。由于船模实验所需最基本的船池、拖车和测量设备等初期投资大，

后期维护成本高等诸多因素造成许多有船舶工程专业的高校因缺少船模实验水池而

不能开设船模性能实验课，船舶工程专业远程教育更是如此。为此，设计船模性能

虚拟实验系统，能最大程度地模拟真实船模性能实验，为学生提供一种更加高效、

快捷、方便的船模性能实验模拟平台[3-4]。系统具有良好的扩展性和开放性，便

于今后持续更新船型[5]和增加试验内容。本文主要介绍船模性能虚拟实验系统的

开发环境、软件构成、软件界面、核心算法和教学效果。

1软件系统介绍

本软件系统采用VisualBasic6.0[6]开发。

利用Autorun制作安装引导界面见图1。

图1软件引导界面

引导界面包含了软件介绍、实验介绍、虚拟实验平台链接及大连理工大学船模试验

水池介绍等内容，同时可以打开安装包中的课件文件夹。软件采用SetupFactory

进行打包，安装方便。安装后会生成桌面与开始菜单快捷方式，便于学生运行程序

进行虚拟实验，安装过程界面见图2。

图2软件安装界面

下面以自航实验平台为例介绍软件界面。软件欢迎界面、模拟实验界面及数据保存

界面如图3和图4。

图3软件运行欢迎界面

图4模拟实验界面

实验界面可以通过船模选择模块中按钮组来快速选择实验船舶压载状况(如“满载”

或“空载”)。对应的船型图片及此载况下的船型参数也会相应的发生变化。之后

点击“开始试验”按钮，选择拖车速度，会自动显示此航速下摩擦阻力修正值。设

定相应的螺旋桨转速，点击“确定参数”按钮。若参数设置有误会，有错误提示框

提示错误，待使用者修改参数为合理范围时方可进入正常实验。点击“开动拖车和

桨”按钮，视频模块会出现相应载况、拖车速度和螺旋桨转速下的实验影像，数据

采集模块会生成实验曲线并实时显示，右下侧单次实验采集数据会持续添加数据。

待实验曲线保持相对平稳一段时间后，点击“停止拖车和桨”按钮，实验结束。同

时，软件会自动跳转到实验结果页和自航曲线页，显示此次实验采集到的数据及绘

制出曲