虚拟现实技术在车辆操纵稳定性试验中的应用研究

摘要

车辆虚拟试验的主要目的是对整车进行性能仿真。根据其动力学仿真分析结果，在虚拟试验场景中模拟仿真各种工况下的性能试验。通过人机交互设备，感受车辆在各种工况下的操纵稳定性性能，并对其进行评价，在评价的基础上对车辆模型进行修改、再仿真。本文初步创建汽车操纵稳定性的虚拟试验系统。
　　 首先，在对相关技术研究现状总结的基础上，根据虚拟试验系统中参数化模型以及驾驶员闭环控制的要求，选用多体系统动力学软件ADAMS进行动力学分析计算。建立一个简化的整车模型，并跟据实测路面数据对样机进行操纵稳定性双移线试验，并应用ADAMS后处理模块对试验数据进行处理，分别提取横向加速度、纵向位移数据等参数。
　　 其次，利用MultiGen Creator工具对二维和三维图形进行绘制编辑，形成虚拟试验场的三维图形数据库，然后由OpenGVS SDK通过调用图形数据库及对OpenGVS中相关资源的编程，建立模拟真实环境的虚拟道路试验场。在整个场景的建模过程中，采用面向对象的方法和分层模块化结构进行设计，建立包含试验场地和试验车辆等信息的场景树型分层结构，有效地解决虚拟车辆的运动和几何模型的分离问题。
　　 最后，应用VC++6.0进行虚拟现实系统界面菜单的制作，实现人与场景的界面交互。在虚拟试验仿真系统中，运行时调入LabView里的仪表控件，便于实时显示仿真运行时的有关汽车的实际运动信息。试验者可利用立体眼睛、头盔、跟踪器、鼠标、键盘等与虚拟环境进行交互。
　　 汽车动力性以及舒适性是当前汽车设计中非常重要的因素，对其进行虚拟试验不但能够有效提高设计质量，提高汽车的整体性能，而且，由于整个过程主要利用虚拟试验的方式，可以大大节约设计及改进过程中的成本。具有较高的理论和实用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 车辆虚拟试验相关技术及研究现状

1.2.1 车辆虚拟样机技术研究现状与应用

1.2.2 虚拟现实在汽车领域的发展现状

1.2.3 车辆虚拟试验(仿真)的研究

1.3 车辆操纵稳定性试验的研究现状与评价方法

1.4 本文研究的主要内容及关键技术

1.4.1 论文主要研究内容

1.4.2关键技术

第2章 车辆动力学模型建立与仿真分析

2.1 多体动力学软件ADAMS简介

2.1.1 ADAMS软件的计算方法

2.1.2 汽车动力学仿真专用软件--ADAMS/Car模块

2.2 整车动力学模型建立

2.2.1 车辆子系统模板的建立

2.2.2 整车模型的建立

2.3 车辆在ADAMS/Car里进行操纵稳定性的双移线试验

2.3.1 试验闭环分析机理研究

2.3.2 驱动样机

2.4 动力学仿真

2.5 本章小结

第3章 虚拟视景仿真系统的建立

3.1 虚拟现实建模软件综述

3.1.1 虚拟环境开发软件简介

3.1.2 虚拟现实开发软件Multigen Creator3.0简介

3.2 基于MultiGen Creator3.0的虚拟试验环境的构建

3.2.1 虚拟环境的创建理论

3.2.2 汽车道路试验场模型数据库

3.2.3 虚拟试验车辆模型

3.3 虚拟视景驱动与实现

3.3.1 三维视景管理软件OpenGVS简介

3.3.2 虚拟场景中的驱动数据采集

3.3.3 场景模型的调入

3.3.4 用户初始化程序

3.3.5 用户处理程序

3.4 本章小结

第4章 虚拟试验场的接口交互实现

4.1 概述

4.2 操纵稳定性虚拟试验实现

4.2.1 仿真数据的处理

4.2.2 虚拟试验的实现

4.3 虚拟试验系统的交互

4.3.1 虚拟试验系统的程序编制

4.3.2 感官与计算机的交互

4.4 本章小结

第5章 验证试验可靠度

5.1 操纵稳定性仿真输入输出结果比较

5.2 操纵稳定性虚拟试验与实车试验据对比

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢