汽车模拟器弯道行驶的动力学模型及仿真研究

摘要

汽车模拟驾驶仿真系统环保、安全、逼真度高的特点，使其能够满足社会对于驾驶培训资源日益增长的需求并在汽车驾驶培训中具有良好的发展前景。针对现有训练型驾驶模拟器在弯道行驶过程中存在行驶轨迹与真实情况不一致等问题，本文对汽车动力学特性进行研究，提出了弯道行驶动力学模型，并开发具有良好逼真度的汽车模拟驾驶仿真系统。
　　基于汽车线性单轨模型和双轨模型分别建立了纵向、横向动力学模型；构建汽车动力传动系模型，并着重建立基于“魔术公式”的轮胎数学模型。
　　基于汽车几何结构特征和弯道行驶过程的动力学特性，提出了汽车弯道行驶动力学模型。组合遗传算法和单形替换法，提出遗传-单形替换混合算法，并将该算法用于弯道行驶动力学模型的求解。实例结果表明混合算法可提高求解的稳定性和实时性，验证了混合算法的有效性与优越性。
　　为满足系统实时性要求，采用 DirectInput组件构建基于通用 USB接口的数据采集模块。通过重绘 vpIsectorBump类中相交矢量构建检测几何体，并建立自定义碰撞检测类进行汽车与虚拟驾驶场景的碰撞检测。选用声音采样调度法并基于DirectSound组件建立声音仿真模块，实现了汽车行驶过程的动态声音仿真。
　　基于面向对象思想组建仿真系统，并给出系统运行效果。通过分析汽车弯道行驶过程位姿仿真数据以及对比弯道行驶仿真轨迹与理论轨迹，验证了仿真轨迹的合理性和弯道行驶动力学模型的有效性。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 汽车驾驶模拟器研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 汽车动力学建模

2.1 整体动力学模型

2.2 动力传动系模型

2.3 本章小结

第3章 汽车弯道行驶动力学建模

3.1 弯道行驶过程动力学分析

3.2 质心侧偏角估计方法

3.3 弯道行驶动力学模型

3.4 模型求解方法

3.5 本章小结

第4章 仿真系统软硬件设计

4.1 数据采集模块

4.2 视景渲染模块

4.3声音仿真模块

4.4 本章小结

第5章 仿真系统实现

5.1 系统性能要求

5.2 系统组成结构

5.3 系统运行实例

5.4 仿真结果对比分析

5.5 本章小结

结论与展望

全文结论

工作展望

参考文献

致谢