本文關鍵詞：駕駛模擬器方向盤力感反饋的研究與實現(xiàn)

  更多相關文章： 方向盤力矩反饋建模 轉向力感 靈敏度分析及優(yōu)化 模糊增量PID

【摘要】：隨著計算機視覺技術、傳感器技術、處理器及其接口技術以及運動平臺的發(fā)展,汽車駕駛模擬器技術日趨先進,已經(jīng)越來越廣泛地被應用于各類車輛道路試驗中。為了使駕駛模擬器能更真實地模擬車輛運動情形,以滿足各種條件下車輛道路試驗、汽車新產(chǎn)品與新技術的開發(fā)以及進行“人-車-路”閉環(huán)系統(tǒng)研究等的要求,汽車駕駛模擬器技術仍是國內(nèi)外各研究機構的研究熱點。方向盤力感反饋的模擬是汽車駕駛模擬器開發(fā)非常重要的研究內(nèi)容,方向盤力感模擬效果的好壞會在觸覺方面直接影響駕駛員沉浸感,最終影響其操作的準確性。真實的力感模擬才能使模擬器上的道路試驗更加逼真,其上的試驗數(shù)據(jù)更準確可靠。為實現(xiàn)真實的方向盤力感模擬,需滿足以下要求:首先,建立的方向盤力矩反饋模型必須能真實地“復制”實車力感;其次,搭建的駕駛模擬器轉向模擬系統(tǒng)平臺需要實現(xiàn)各設備間的信號傳輸及方向盤力感的實時模擬。本文結合本課題組與上汽集團股份有限公司乘用車分公司的汽車駕駛模擬器開發(fā)項目,對駕駛模擬器的方向盤力感反饋模擬進行了深入研究,主要進行了方向盤力感反饋的研究與實現(xiàn)工作。本論文的主要工作內(nèi)容如下:(1)方向盤力矩反饋模型成分確定由于助力轉向系統(tǒng)(EPS)是現(xiàn)在乘用車的主流轉向系統(tǒng),因此本文的建模對象確定為EPS。通過對EPS方向盤回正力矩產(chǎn)生機理進行分析,確定方向盤力矩反饋模型組成成分。將實際車輛相關參數(shù)取值范圍作為模型待定參數(shù)取值范圍以進行下一步研究。(2)轉向力感特性影響參數(shù)確定汽車駕駛模擬器最主要的用途是模擬實車特性,因此其方向盤的首要作用便是模擬實車轉向力感。但由于方向盤力矩反饋模型是復雜非線性的,無法直接通過調節(jié)模型參數(shù)使所有轉向力感特性同時達到與實車相同。因此必須進行模型參數(shù)與轉向力感特性靈敏度分析,以確定各模型參數(shù)對各轉向力感特性的影響效果及影響程度,進而以分析結果為理論依據(jù)進行模型力感調整,以最大限度“復制”實車力感。因此本文主要進行靈敏度分析過程的評價指標確定、模型參數(shù)取值范圍確定,靈敏度分析試驗設計及最終基于Isight軟件進行靈敏度分析的工作,并根據(jù)靈敏度分析結果為后文模型力感調整提出理論指導。(3)基于目標力感擬合的模型參數(shù)確定本文主要通過“復制”實車力感確定模型待定參數(shù)。模型力感對實車力感“復制”即可看作模型力感的優(yōu)化,因此本文基于轉向力感特性進行模型參數(shù)優(yōu)化以模擬實車力感,并根據(jù)模擬出的力感確定模型待定參數(shù)。將實車轉向力感特性指標值作為優(yōu)化目標,基于靈敏度分析結果,將對轉向力感特性影響顯著的參數(shù)作為優(yōu)化參數(shù),將模型參數(shù)實際取值范圍作為優(yōu)化的約束條件。針對模型參數(shù)對轉向力感特性影響效果耦合的問題,采用基于主觀評價的轉向力感特性重要程度的確定方法,確定各指標的權重因子及優(yōu)化函數(shù)�；贗sight軟件進行優(yōu)化計算以擬合出實車力感,將尋優(yōu)得到的最優(yōu)解代回原聯(lián)合仿真模型進行誤差檢驗,并將確定的優(yōu)化解作為待定模型參數(shù)值。最后,將確定了參數(shù)的模型進行仿真試驗,將結果與實車試驗結果進行對比以驗證模型的準確性。(4)進行轉向模擬系統(tǒng)搭建及力矩電機電流控制算法研究本文最終目的是將實車力感在駕駛模擬器方向盤上模擬出來,因此本文的最終工作是進行轉向模擬系統(tǒng)平臺搭建以提供力感“復制”所需要的硬件條件,以及研究力矩電機電流控制算法以在方向盤上實現(xiàn)模型力感(即“復制”出的實車力感)。首先,針對轉向模擬系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能,進行轉向模擬系統(tǒng)架構設計、工作流程概述、主體機械結構設計、操控臺設計及相關的軟硬件設計。其次,分析了轉向模擬系統(tǒng)自身的阻力矩構成,并選擇優(yōu)化算法對產(chǎn)生系統(tǒng)阻力矩的參數(shù)進行辨識。最后,提出基于模糊增量PID控制算法的方向盤力矩電機電流控制,并結合系統(tǒng)參數(shù)辨識結果在電機電流控制算法框架中加入電流補償控制。
【關鍵詞】：方向盤力矩反饋建模 轉向力感 靈敏度分析及優(yōu)化 模糊增量PID
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U467.13
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 課題提出的背景及意義12-13
• 1.2 汽車駕駛模擬器研究概況13-15
• 1.3 方向盤力矩反饋的重要性15-16
• 1.4 方向盤力矩反饋建模的研究概況16-20
• 1.4.1 第一種建模方法研究概況16-18
• 1.4.2 第二種建模法研究概況18-19
• 1.4.3 靈敏度分析在方向盤路感模擬中的應用概況19-20
• 1.5 方向盤力感模擬控制算法研究概況20-21
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容21-24
• 第2章 方向盤力矩反饋模型成分確定24-34
• 2.1 車輪回正力矩計算25-29
• 2.1.1 低、中、高速車輪回正力矩計算25-29
• 2.1.2 車輪極低速及原地轉向阻力矩計算29
• 2.2 轉向系統(tǒng)助力裝置產(chǎn)生的助力矩29-30
• 2.3 轉向系統(tǒng)剛度、阻尼、慣量及摩擦產(chǎn)生的轉向阻力矩30-31
• 2.4 模型待定參數(shù)范圍確定31-32
• 2.5 本章小結32-34
• 第3章 力感特性影響參數(shù)確定34-46
• 3.1 靈敏度分析簡介及實施方案介紹34-35
• 3.1.1 靈敏度分析簡介34-35
• 3.1.2 本文靈敏度分析實施方案35
• 3.2 確定轉向力感特性評價指標35-39
• 3.2.1 路感指標36-37
• 3.2.2 車輛響應性能37-38
• 3.2.3 方向盤作用力水平38-39
• 3.3 模型參數(shù)區(qū)間確定及試驗設計39-41
• 3.4 靈敏度分析計算過程、結果及結論41-44
• 3.4.1 靈敏度分析計算過程41
• 3.4.2 靈敏度分析計算結果及分析41-43
• 3.4.3 靈敏度分析總結43-44
• 3.5 本章小結44-46
• 第4章 基于目標力感擬合的模型參數(shù)確定46-67
• 4.1 基于轉向力感特性的模型參數(shù)優(yōu)化實施方案46-48
• 4.2 Kriging近似模型簡介48-49
• 4.3 多島遺傳算法理論簡介49-52
• 4.3.1 多島遺傳算法特點49
• 4.3.2 多島遺傳算法運算流程簡介及參數(shù)確定49-52
• 4.4 基于轉向力感特性的模型參數(shù)優(yōu)化52-63
• 4.4.1 轉向力感特性優(yōu)化目標54
• 4.4.2 誤差計算表達式54-55
• 4.4.3 優(yōu)化函數(shù)55
• 4.4.4 約束條件55
• 4.4.5 優(yōu)化結果55-63
• 4.5 方向盤力矩反饋模型驗證63-65
• 4.6 本章小結65-67
• 第5章 轉向模擬系統(tǒng)總體設計及方向盤力矩電機電流控制67-84
• 5.1 轉向模擬系統(tǒng)總體設計67-71
• 5.1.1 轉向模擬系統(tǒng)總體架構設計及工作流程概述67-69
• 5.1.2 轉向模擬系統(tǒng)主體機械結構設計69-70
• 5.1.3 轉向模擬系統(tǒng)操控臺設計70-71
• 5.2 方向盤力矩電機電流控制71-82
• 5.2.1 轉向模擬系統(tǒng)參數(shù)辨識71-74
• 5.2.2 轉向工況電機電流控制方案74-76
• 5.2.3 電機電流控制算法選擇及模糊增量PID控制器設計76-82
• 5.3 本章小結82-84
• 第6章 全文總結與展望84-88
• 6.1 全文總結84-86
• 6.2 研究展望86-88
• 參考文獻88-94
• 作者簡介及科研成果94-96
• 致謝96-97

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本文編號：1109375