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基于虚拟现实的汽车驾驶模拟器系统研究与实现
| 论文题名： | 基于虚拟现实的汽车驾驶模拟器系统研究与实现 |
| 关键词： | 汽车驾驶模拟器;虚拟现实;PID控制;位姿正解;粒子群算法 |
| 摘要： | 近年来，随着汽车拥有人数的逐年上升，渐渐出现了驾驶员非职业化、交通臃肿混乱、交通事故频发等诸多问题。这些问题的解决办法可以从提高驾驶员的专业素质、加强驾驶员的驾驶培训等方面考虑。汽车驾驶模拟器作为驾驶培训的新手段，相比于传统驾校培训，能够提供更加安全、便利、高效以及节能的培训服务。然而由于我国汽车驾驶模拟器开发起步比较晚，现有的汽车驾驶模拟器存在着运行精度低、结构不稳定、实时性差、沉浸感不足等问题，所以对于汽车驾驶模拟器系统的研究与开发具有重要的实际意义。 本文根据汽车驾驶模拟器的特点，通过分析汽车驾驶模拟器的主要功能需求，设计实现了一种结构较为简单，稳定性良好的运动模拟平台，并结合虚拟现实技术开发出一套运行精度较高、运行稳定性和实时性较好的汽车驾驶模拟器系统。 本文首先根据汽车驾驶模拟器的功能要求，给出了汽车驾驶模拟器的总体设计框架和工作原理，选择了运动模拟平台的结构模型并建立了对应的数学模型，然后采用So lidWorks和Ada ms软件创建了汽车驾驶模拟器的三维模型，对其中的运动模拟平台进行了运动学分析仿真。为了提高运行精度和稳定性，根据运动模拟平台构件之间的矢量关系建立了平台位姿正解的求解模型，提出了一种基于混沌序列调整惯性权重的改进粒子群算法，将其用于位姿正解的计算中，并仿真验证了这种改进算法的可行性和优化性。 其次，结合幵发的六自由度运动模拟平台仿真模型，研究其位姿闭环控制策略，完成了经典控制策略PID控制算法的设计与实现，并通过Adams和MATLAB进行联合仿真，验证了控制系统的可行性，最后通过上位机软件和运动控制卡实现了并联机器人平台的实时位置闭环控制。 最后，从工程实际出发，实现了汽车驾驶模拟器的搭建和控制，实现了在虚幻引擎开发环境下对驾驶交互设备数据的采集和通讯，最后通过仿真实验和实际操作测试，本文设计实现的汽车驾驶模拟器系统能够稳定运行，且能够满足虚拟驾驶体验的要求。 |
| 作者： | 李穆远 |
| 专业： | 电子科学与技术 |
| 导师： | 全惠敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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