【摘 要】
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自2010年以来,我国的汽车保有量开始飞速增长,汽车驾驶员总量以及增量均达到了世界第一,传统的汽车驾驶培训方式越来越不适应市场的需求。车辆驾驶模拟装置具有高安全性、低投入成本、高训练效率等优势,在驾驶培训方面的应用越来越广泛。目前性能优良、功能强大的车辆驾驶模拟装置价格昂贵,中小规模驾校无法负担。研制价格低廉且可满足中小规模驾校需求的经济型车辆驾驶模拟装置具有重要的现实意义。在广泛调研和查阅国内外
【基金项目】
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青岛红树林科技有限公司“经济型车辆驾驶模拟装置的研发”项目;
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自2010年以来,我国的汽车保有量开始飞速增长,汽车驾驶员总量以及增量均达到了世界第一,传统的汽车驾驶培训方式越来越不适应市场的需求。车辆驾驶模拟装置具有高安全性、低投入成本、高训练效率等优势,在驾驶培训方面的应用越来越广泛。目前性能优良、功能强大的车辆驾驶模拟装置价格昂贵,中小规模驾校无法负担。研制价格低廉且可满足中小规模驾校需求的经济型车辆驾驶模拟装置具有重要的现实意义。在广泛调研和查阅国内外相关文献资料的基础上,根据中小规模驾校的实际应用需求和技术要求,确定了以六自由度Stewart平台为主的车辆驾驶模拟装置机械系统总体设计方案。本文以车辆驾驶模拟装置控制系统为研究对象,重点论述了车辆驾驶模拟装置控制系统的研制与开发。针对目前市场上缺少满足中小规模驾校驾驶模拟需求的控制系统及设备,提出了以工业控制计算机为上位机,固高公司GTS-800型号的运动控制卡为下位机的控制系统总体设计方案,详细论述了控制系统软硬件的开发和设计以及在经典洗出滤波算法的基础上展开的控制参数优化工作。在确立了车辆驾驶模拟装置总体设计方案的基础上,详细论述了车辆驾驶模拟装置机械系统和控制系统的方案设计。介绍了采用的六自由度Stewart平台机械结构设计、基于固高公司GTS-800型号运动控制卡的控制系统硬件设计。通过对六自由度Stewart平台进行位置正反解的运动学分析和体感模拟分析,采用PSO算法(粒子群算法)对经典洗出滤波算法的参数进一步优化,有效地提高了模拟驾驶动作的逼真度和响应速度。采用C#编程语言开发的控制系统软件,可根据驾驶人员的操作信号,通过经典洗出滤波算法、体感分析以及运动学分析,分别控制Stewart平台各电动缸的伸缩量,实现精确模拟驾驶,同时可实时监控驾驶人员操作信息、轴数据和轴状态等的动态变化。经过现场调试以及结果表明,开发的经济型车辆驾驶模拟装置控制系统能够在较少硬件成本投入的条件下,实现高效的数据采集和信号处理,保证驾驶模拟的控制精度,各项技术指标均满足中小规模驾校的实际应用需求,可广泛推广。
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