本文關(guān)鍵詞：駕駛模擬器方向盤力感反饋的研究與實(shí)現(xiàn)

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

【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、傳感器技術(shù)、處理器及其接口技術(shù)以及運(yùn)動平臺的發(fā)展,汽車駕駛模擬器技術(shù)日趨先進(jìn),已經(jīng)越來越廣泛地被應(yīng)用于各類車輛道路試驗(yàn)中。為了使駕駛模擬器能更真實(shí)地模擬車輛運(yùn)動情形,以滿足各種條件下車輛道路試驗(yàn)、汽車新產(chǎn)品與新技術(shù)的開發(fā)以及進(jìn)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(shù)仍是國內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。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(zhǔn)確性。真實(shí)的力感模擬才能使模擬器上的道路試驗(yàn)更加逼真,其上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確可靠。為實(shí)現(xiàn)真實(shí)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(shí)地“復(fù)制”實(shí)車力感;其次,搭建的駕駛模擬器轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)平臺需要實(shí)現(xiàn)各設(shè)備間的信號傳輸及方向盤力感的實(shí)時(shí)模擬。本文結(jié)合本課題組與上汽集團(tuán)股份有限公司乘用車分公司的汽車駕駛模擬器開發(fā)項(xiàng)目,對駕駛模擬器的方向盤力感反饋模擬進(jìn)行了深入研究,主要進(jìn)行了方向盤力感反饋的研究與實(shí)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(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)是現(xiàn)在乘用車的主流轉(zhuǎn)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(jī)理進(jìn)行分析,確定方向盤力矩反饋模型組成成分。將實(shí)際車輛相關(guān)參數(shù)取值范圍作為模型待定參數(shù)取值范圍以進(jìn)行下一步研究。(2)轉(zhuǎn)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(shí)車特性,因此其方向盤的首要作用便是模擬實(shí)車轉(zhuǎn)向力感。但由于方向盤力矩反饋模型是復(fù)雜非線性的,無法直接通過調(diào)節(jié)模型參數(shù)使所有轉(zhuǎn)向力感特性同時(shí)達(dá)到與實(shí)車相同。因此必須進(jìn)行模型參數(shù)與轉(zhuǎn)向力感特性靈敏度分析,以確定各模型參數(shù)對各轉(zhuǎn)向力感特性的影響效果及影響程度,進(jìn)而以分析結(jié)果為理論依據(jù)進(jìn)行模型力感調(diào)整,以最大限度“復(fù)制”實(shí)車力感。因此本文主要進(jìn)行靈敏度分析過程的評價(jià)指標(biāo)確定、模型參數(shù)取值范圍確定,靈敏度分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)及最終基于Isight軟件進(jìn)行靈敏度分析的工作,并根據(jù)靈敏度分析結(jié)果為后文模型力感調(diào)整提出理論指導(dǎo)。(3)基于目標(biāo)力感擬合的模型參數(shù)確定本文主要通過“復(fù)制”實(shí)車力感確定模型待定參數(shù)。模型力感對實(shí)車力感“復(fù)制”即可看作模型力感的優(yōu)化,因此本文基于轉(zhuǎn)向力感特性進(jìn)行模型參數(shù)優(yōu)化以模擬實(shí)車力感,并根據(jù)模擬出的力感確定模型待定參數(shù)。將實(shí)車轉(zhuǎn)向力感特性指標(biāo)值作為優(yōu)化目標(biāo),基于靈敏度分析結(jié)果,將對轉(zhuǎn)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(shí)際取值范圍作為優(yōu)化的約束條件。針對模型參數(shù)對轉(zhuǎn)向力感特性影響效果耦合的問題,采用基于主觀評價(jià)的轉(zhuǎn)向力感特性重要程度的確定方法,確定各指標(biāo)的權(quán)重因子及優(yōu)化函數(shù)�；贗sight軟件進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算以擬合出實(shí)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(jìn)行誤差檢驗(yàn),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(jìn)行仿真試驗(yàn),將結(jié)果與實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。(4)進(jìn)行轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)搭建及力矩電機(jī)電流控制算法研究本文最終目的是將實(shí)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(jìn)行轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)平臺搭建以提供力感“復(fù)制”所需要的硬件條件,以及研究力矩電機(jī)電流控制算法以在方向盤上實(shí)現(xiàn)模型力感(即“復(fù)制”出的實(shí)車力感)。首先,針對轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能,進(jìn)行轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、工作流程概述、主體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、操控臺設(shè)計(jì)及相關(guān)的軟硬件設(shè)計(jì)。其次,分析了轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)自身的阻力矩構(gòu)成,并選擇優(yōu)化算法對產(chǎn)生系統(tǒng)阻力矩的參數(shù)進(jìn)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(jī)電流控制,并結(jié)合系統(tǒng)參數(shù)辨識結(jié)果在電機(jī)電流控制算法框架中加入電流補(bǔ)償控制。
【關(guān)鍵詞】：方向盤力矩反饋建模 轉(zhuǎn)向力感 靈敏度分析及優(yōu)化 模糊增量PID
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(yīng)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(jì)算25-29
• 2.1.1 低、中、高速車輪回正力矩計(jì)算25-29
• 2.1.2 車輪極低速及原地轉(zhuǎn)向阻力矩計(jì)算29
• 2.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力裝置產(chǎn)生的助力矩29-30
• 2.3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度、阻尼、慣量及摩擦產(chǎn)生的轉(zhuǎn)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(jié)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(shí)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(shí)施方案35
• 3.2 確定轉(zhuǎn)向力感特性評價(jià)指標(biāo)35-39
• 3.2.1 路感指標(biāo)36-37
• 3.2.2 車輛響應(yīng)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(yàn)設(shè)計(jì)39-41
• 3.4 靈敏度分析計(jì)算過程、結(jié)果及結(jié)論41-44
• 3.4.1 靈敏度分析計(jì)算過程41
• 3.4.2 靈敏度分析計(jì)算結(jié)果及分析41-43
• 3.4.3 靈敏度分析總結(jié)43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第4章 基于目標(biāo)力感擬合的模型參數(shù)確定46-67
• 4.1 基于轉(zhuǎn)向力感特性的模型參數(shù)優(yōu)化實(shí)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(diǎn)49
• 4.3.2 多島遺傳算法運(yùn)算流程簡介及參數(shù)確定49-52
• 4.4 基于轉(zhuǎn)向力感特性的模型參數(shù)優(yōu)化52-63
• 4.4.1 轉(zhuǎn)向力感特性優(yōu)化目標(biāo)54
• 4.4.2 誤差計(jì)算表達(dá)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(jié)果55-63
• 4.5 方向盤力矩反饋模型驗(yàn)證63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-67
• 第5章 轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及方向盤力矩電機(jī)電流控制67-84
• 5.1 轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)67-71
• 5.1.1 轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)及工作流程概述67-69
• 5.1.2 轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)主體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)69-70
• 5.1.3 轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)操控臺設(shè)計(jì)70-71
• 5.2 方向盤力矩電機(jī)電流控制71-82
• 5.2.1 轉(zhuǎn)向模擬系統(tǒng)參數(shù)辨識71-74
• 5.2.2 轉(zhuǎn)向工況電機(jī)電流控制方案74-76
• 5.2.3 電機(jī)電流控制算法選擇及模糊增量PID控制器設(shè)計(jì)76-82
• 5.3 本章小結(jié)82-84
• 第6章 全文總結(jié)與展望84-88
• 6.1 全文總結(jié)84-86
• 6.2 研究展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-94
• 作者簡介及科研成果94-96
• 致謝96-97

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周工農(nóng);胡婷婷;;衛(wèi)生間自動節(jié)水沖洗裝置[J];電氣時(shí)代;1988年03期

2 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李小平;閆鴻磊;云祥;;作為情境變量的權(quán)力感和移情對暴力態(tài)度的影響[A];心理學(xué)與創(chuàng)新能力提升——第十六屆全國心理學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2013年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 支英才（山西）;談書法中的“力”[N];中國藝術(shù)報(bào);2000年

2 尹君 北京;淺談書法中的“力”[N];中國藝術(shù)報(bào);2003年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 齊潘國;飛行模擬器液壓操縱負(fù)荷系統(tǒng)力感模擬方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

2 高春剛;終點(diǎn)預(yù)期對運(yùn)動過程中心率、能量消耗、主觀用力感和情感的影響[D];北京體育大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 盧志巍;權(quán)力感與時(shí)間折扣的關(guān)系[D];蘇州大學(xué);2015年

2 徐馳駿;權(quán)力感知對選擇延遲行為的影響[D];南京大學(xué);2016年

3 鄭杭;駕駛模擬器方向盤力感反饋的研究與實(shí)現(xiàn)[D];吉林大學(xué);2016年

4 黃旖雯;權(quán)力感對沖突解決策略的影響[D];南京師范大學(xué);2012年

5 王華;串聯(lián)型力感設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];天津大學(xué);2014年

6 黃柏蘭;權(quán)力感對自己和他人消費(fèi)金額的影響[D];湖南師范大學(xué);2013年

7 張靜偉;權(quán)威人格、權(quán)力感對道德思維方式的影響[D];貴州師范大學(xué);2014年

8 樓春華;倫理困境中的徘徊：識解水平與權(quán)力感的影響[D];浙江大學(xué);2014年

9 王騰飛;具有力感的針灸操作仿真系統(tǒng)研究[D];天津大學(xué);2014年

，

本文編號：1109375