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驾驶模拟器方向盘实时力感模拟的研究
作 者: 张微微
导 师: 徐志农;魏燕定
学 校: 浙江大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 驾驶模拟器 方向盘操纵模拟系统 转向阻力矩 回正力矩 实时交互性 Vortex Creator
分类号: U463.46
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
驾驶模拟器是用来模拟实际车辆驾驶动作,并产生实车驾驶感觉的仿真设备,可分为训练型驾驶模拟器和开发型驾驶模拟器。方向盘操纵模拟系统作为驾驶模拟器的重要组成部分,主要用来对驾驶人员操作信号的实时采集及转向力感反馈。逼真的转向力感不仅能够加强驾驶模拟器的逼真度和沉浸感,同时能够提高驾驶人员的操作准确度,因此,对驾驶模拟器方向盘操纵模拟系统的实时力感模拟进行研究具有重要的现实意义。本文根据驾驶模拟器实时交互性的特点,对方向盘转向阻力矩实时模拟系统进行了研究与开发。第一章阐述了本文的课题背景及研究意义,介绍了驾驶模拟器系统的组成部分、国内外研究现状,明确了本论文的主要工作内容和章节安排。第二章根据驾驶模拟器方向盘操纵模拟系统的功能需求,对方向盘模拟系统进行了模拟机构设计,采用数据采集和控制板卡实现方向盘操纵模拟系统的控制,实现操作信号的实时采集与数据通信。第三章对实际车辆方向盘阻力矩进行分析说明,建立轮胎侧偏模型及车辆数学模型,分析实际车辆转向系统的受力情况,最终建立能够正确反映车辆行驶状态和路况信息的转向阻力矩实时计算模型。第四章根据驾驶模拟器实时交互性的特点,采用Vortex多体动力学软件建立用于实时仿真的车辆动力学模型,并采用Creator地形建模软件建立虚拟地形,用来模拟车辆的行驶环境。设置虚拟车辆轮胎与不同地面的接触属性,实现不同材质地面对车辆轮胎的激励。第五章设计动力学仿真程序,将方向盘操纵模拟系统与动力学仿真程序进行联调仿真试验,对不同车速转向行驶工况下的回正力矩进行分析,确定方向盘转向阻力矩计算模型中的参数值。第六章对本论文的工作内容进行回顾与总结,并对未来进一步工作研究提出了一些初步设想和展望。
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全文目录
致谢 4-5 摘要 5-6 Abstract 6-8 目录 8-11 第一章 绪论 11-17 1.1 课题的背景及研究意义 11 1.2 驾驶模拟器简介 11-14 1.3 驾驶模拟器国内外研究现状 14-16 1.3.1 国外研究现状 14-15 1.3.2 国内研究现状 15-16 1.4 驾驶模拟器方向盘力感模拟的研究现状 16 1.5 主要研究内容 16-17 第二章 方向盘操纵模拟系统总体设计 17-26 2.1 引言 17 2.2 方向盘操纵模拟系统的功能综述 17 2.3 方向盘操纵模拟系统的工作流程 17-20 2.4 方向盘操纵模拟系统的控制系统设计 20-25 2.4.1 硬件设计 20-23 2.4.2 软件设计 23-25 2.5 本章小结 25-26 第三章 方向盘阻力矩实时计算模型 26-41 3.1 引言 26 3.2 方向盘转向阻力矩计算模型 26-31 3.2.1 原地及极低速转向阻力矩 26-27 3.2.2 行驶转向阻力矩 27-30 3.2.3 阻力矩计算模型 30-31 3.3 整车动力学模型 31-40 3.3.1 Magic Formula轮胎模型 31-33 3.3.2 车辆动力学模型 33-38 3.3.3 转向阻力矩实时模型 38-40 3.4 本章小结 40-41 第四章 驾驶模拟器的车辆动力学建模 41-64 4.1 引言 41 4.2 Vortex软件简介及原理 41-46 4.2.1 Vortex软件简介 41-42 4.2.2 Vortex建模方法 42-44 4.2.3 关键技术 44-46 4.3 车辆动力学建模 46-56 4.3.1 车辆建模要求分析 46-47 4.3.2 整车动力学建模 47-50 4.3.3 动力传动系统的参数配置 50-55 4.3.4 车辆运动的实时控制 55-56 4.4 Vortex仿真环境中创建虚拟地形 56-63 4.4.1 地形建模要求分析 56-57 4.4.2 MuiltiGen Creator虚拟地形建模 57-60 4.4.3 创建地形仿真对象 60-63 4.5 本章小结 63-64 第五章 方向盘转向阻力矩的实时仿真 64-73 5.1 引言 64 5.2 动力学仿真程序设计 64-68 5.2.1 功能需求分析 64-65 5.2.2 创建仿真可视化画面 65-66 5.2.3 实时仿真数据的获取 66-67 5.2.4 数据的实时通信 67-68 5.3 系统联合仿真试验 68-72 5.3.1 联合仿真试验及数据分析 68-72 5.3.2 待定系数的确定 72 5.4 本章小结 72-73 第六章 总结与展望 73-75 6.1 总结 73-74 6.2 展望 74-75 参考文献 75-80 作者简介 80
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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 转向系统 > 转向系零部件
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