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赛车模拟游戏,是20世纪90年代以来在世界各地逐步兴起的一种高科技娱乐项目,它是当今虚拟现实技术、机电传动技术及自动控制技术高度发展与结合的产物。赛车模拟游戏的主要奥妙,在于参与者通过适当操纵装置与虚拟环境实时动感交互,这种“实时动感交互”让参与者有更加逼真的、身临其境的、动感刺激的赛车体验。结合中山市产学研结合项目“4D动感影院关键装备的研究与开发”,本文根据赛车模拟装置的特点,分析赛车模拟装置的主要需求,设计一种结构较为简单、经济适用的2自由度赛车模拟装置游戏平台。该平台使用两套电动缸为驱动装置,通过侧倾、俯仰2个自由度的运动实现车辆弯道、斜坡的体感仿真,通过电动缸不同的输出频率实现车辆变速、碰撞的体感仿真。论文具体的研究工作如下:(1)研究了平台的运动学关系。根据平台机构的矢量关系,通过RPY角描述法,建立动平台位置反解模型,通过对位置正解中解析法和数值法的分析,选用牛顿-拉夫逊法建立位置正解模型,并以MATLAB进行仿真算例。(2)完成了平台的机械设计工作。根据平台总体设计要求和各零部件的功能,完成整个赛车模拟装置机械结构的搭建,运用PRO/E创建赛车模拟装置三维模型。(3)完成了平台的控制系统设计工作。首先,根据本文控制系统系特点,将控制系统划分主控制模块、运动控制模块、控制实施模块三个部分,并对其功能作了简单地介绍;然后,重点介绍了本文的运动控制模块和控制实施模块;最后,依据各系统模块功能的特点,完成了伺服驱动系统硬件平台的搭建,并给出控制系统原理图和实物连接图。(4)实现了平台运动控制试验工作。首先,对本文控制对象进行了分析,在分析汽车运动模模型的基础上,提出了适合本赛车模拟运动平台的控制模型;然后,针对赛车模拟装置和游戏软件在设计初期分离的特点,设计一种控制软件协调解决开发过程中不同步的问题;其次,论述了本文控制软件结构和软件开发平台,并对上、下位机程序进行了系统开发;最后,结合控制要求进行运动控制试验。