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基于六自由度平台的车辆动力学虚拟仿真系统开发
| 论文题名： | 基于六自由度平台的车辆动力学虚拟仿真系统开发 |
| 关键词： | 车辆动力学;虚拟仿真系统;六自由度平台;软件开发 |
| 摘要： | 车辆动力学虚拟仿真系统是一种“人-车-路”协调作用的复杂系统，通常是由动画显示、体感反馈、驾驶设备以及车辆数学模型等部分组成，主要用于测试车辆性能和模拟驾驶感受。车辆动力学虚拟仿真系统不仅解决了许多整车试验，因场地面积大、气候条件苛刻、运行成本高而难以开展的问题，还对汽车的设计、研发和调试有较大的帮助。因此被广泛应用于汽车行业的教学、科研和生产中。 真实性和科学性是评价车辆动力学虚拟仿真系统好坏的两个重要标准，换言之模拟系统既需为驾驶员提供足够的沉浸感，又需保证试验数据的准确可靠。这就要求系统使用的车辆模型精度更高、运算速度更快，搭建的虚拟场景视听效果更逼真，以及对驾驶员的体感反馈更细腻。本文针对上述要求，从系统结构层面出发将CarSim软件、六自由度运动平台以及3D主动立体显示技术应用其中，进行了基于六自由度平台的车辆动力学虚拟仿真系统的开发，主要完成了以下工作： （1）论述了车辆驾驶模拟系统在国内外的研究现状和相关先进技术。制定了车辆动力学虚拟仿真系统的总体设计方案。将系统模块化分成了四个子系统，并基于LabVIEW编程环境使用方向盘等硬件设备设计了数据采集系统，用来进行驾驶行为数据的采集。 （2）基于CarSim软件和NI实时系统，开发了车辆动力学模型解算系统。在CarSim中完成了车辆模型的创建；在LabVIEW中编写了车身稳定性控制策略；设计了可视化人机交互界面，便于显示车辆的运行状态。 （3）在3ds MAX中创建了试验道路模型，在Unity3D中完成了虚拟场景的搭建和视景显示系统的设计。并利用虚拟现实技术借助落地式三折屏和主动快门眼镜，实现了主动立体显示效果。 （4）对六自由度平台的结构和性能进行了介绍，完成了实车和平台的改装整合。分析了平台的反解算法并基于LabVIEW编写了数据通讯程序，实现了平台与其他系统的数据交互，最终完成了体感反馈系统的开发，以及各系统之间的集成通讯。 （5）在所设计系统上进行了操纵稳定性试验，分析了试验数据并结合参评人的反馈进行了评价。试验主要包括：转向瞬态响应试验、蛇行试验和紧急变线试验。 通过试验分析表明，该系统在运行时安全性较好，试验数据准确，沉浸感较强，能够进行包括操纵稳定性在内的车辆性能试验。满足基于六自由度平台的车辆动力学虚拟仿真系统的开发要求。 |
| 作者： | 刘建磊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 焦学健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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