ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЛЕКСА ВИРТУАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
"ВИРТУАЛЬНЫЙ ПОЛИГОН" 8
1.1 ОБЩАЯ СТРУКТУРА КОМПЛЕКСА "ВИРТУАЛЬНЫЙ ПОЛИГОН" 8
1.2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ 9
1.3 МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИНТЕРФЕЙСА МЕЖДУ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛЬЮ И ЗБ-МОДУЛЕМ 13
1.4 SIMULINK-ФУНКЦИИ 17
1.5 ГРАФИЧЕСКИЙ ДВИЖОК UNREAL ENGINE 4 18
2 СОЗДАНИЕ МОДУЛЯ АВТОМОБИЛЯ 20
2.1 РАЗРАБОТКА ЗБ-МОДУЛЯ АВТОМОБИЛЯ КАМАЗ-5308 20
2.2 РЕАЛИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ИЗ SIMULINK-МОДЕЛИ АВТОМОБИЛЯ В МОДУЛЬ
АВТОМОБИЛЯ 23
2.3 РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ПОСТРОЕНИЯ АНИМАЦИИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ 29
2.4 РАЗРАБОТКА ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ ЗАПУСКА ВИЗУАЛИЗАЦИИ НА ПОЛИГОНЕ 32
2.5 РЕАЛИЗАЦИЯ МЕХАНИЗМА ДИНАМИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ МЕЖДУ SIMULINK-МОДЕЛЬЮ
АВТОМОБИЛЯ И МОДУЛЕМ АВТОМОБИЛЯ 35
3 SIMULINK-МОДЕЛЬ АВТОМОБИЛЯ 42
3.1 МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА НАХОЖДЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ В ПРОСТРАНСТВЕ НА ЗАДАННОЙ ДОРОГЕ
42
3.2 РЕАЛИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСА ЭКСПОРТА ДАННЫХ ИЗ КОМПЬЮТЕРНОЙ ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ В ОБЫЧНОМ
РЕЖИМЕ 47
3.3 МОДИФИКАЦИЯ SIMULINK-МОДЕЛИ АВТОМОБИЛЯ ДЛЯ ИНТЕГРАЦИИ ЕЕ С ЗБ-МОДУЛЕМ В РЕЖИМЕ
РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ 48
3.4 ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ И МОДУЛЯ 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 59
ПРИЛОЖЕНИЕ
Данная работа посвящена разработке модуля для 3D-визуализации результатов численного моделирования движения автомобиля в программном комплексе
"Виртуальный полигон". Автомобилестроение является одной из основных и наиболее развитых отраслей промышленности. С каждым годом ужесточаются требования к безопасности автомобиля, его плавности хода, экономичности, экологической
чистоте и т.д. Эти факторы усугубляются жесточайшей конкуренцией в данной области. В связи с этим появляется много новых, нетрадиционных инженерно-технических решений, часто подкрепленных компьютерными моделями а так же визуализацией результатов расчетов этих моделей в 3D пространстве.
Использование компьютерных моделей автомобиля в составе "Виртуального
полигона" позволяет заменить существенную часть натурных испытаний численными экспериментами, что существенно сократить временные и материальные затраты
на создание автомобиля.
Визуализация результатов численных экспериментов позволяет выполнять их
анализ специалистом на качественном, "интуитивном" уровне. Так же при визуализации вычислительного эксперимента в режиме реального времени появляется возможность интерактивно управлять процессом моделирования.
При реализации подобного инструмента возникает проблема выбора средств
визуализации. Написание с нуля подобных программ очень трудозатратно по времени и сложности (в таком случае много времени будет потеряно на разработку
средства визуализации, а не на разработку математической модели), но существует
решение в виде игровых движков (Unity, Unreal Engine 4, Cry Engine 3 и т. п.) как
основы для визуализации.
Цель дипломной работы: Создание модуля для 3D-визуализации результатов
численного моделирования движения автомобиля в программном комплексе "Виртуальный полигон".
Для достижения цели дипломной работы необходимо решить следующие задачи:
разработка 3D-модуля автомобиля в среде Unreal Engine;7
реализация интерфейса передачи данных из SIMULINK-модели автомобиля в модуль автомобиля;
реализация механизма динамической передачи данных между модулем
автомобиля и SIMULINK-моделью автомобиля;
реализация алгоритмов построения анимации в режиме реального времени и в обычном режиме (на основе уже рассчитанных данных);
модификация компьютерной Simulink-модели движения автомобиля
КАМАЗ 5308 для обеспечения режима автоматического следования по
траектории и интеграции с 3D-модулем.
В результате выполнения дипломной работы был разработан модуль для 3Dвизуализации результатов численного моделирования движения автомобиля в программном комплексе "Виртуальный полигон". Также было создано приложение для
запуска модуля в различных режимах визуализации, и изменена предоставленная
компьютерная Simulink-модель пространственного движения автомобиля для возможности ее взаимодействия с программным комплексом «Виртуальный полигон».
В ходе выполнения работы были решены все поставленные задачи:
создана основа модуля автомобиля, который при реализации последующих задач перерастает в полноценный модуль;
реализована передача данных из SIMULINK-модели автомобиля в модуль автомобиля;
реализована связь между модулем автомобиля и SIMULINK-моделью
автомобиля;
реализована визуализация в режиме реального времени и в обычном режиме (на основе уже рассчитанных данных);
SIMULINK-модели автомобиля адаптирована для ее взаимодействия с
программным комплексом виртуальный полигон.
В качестве направления для дальнейшего развития можно выделить следующие задачи:
адаптация модуля под различные модели автомобили;
реализация передачи данных напрямую (без использования файлов).
