基于虚拟仿真的车辆传动试验台测控系统研究

摘要

目前，电动汽车快速发展，其结构呈现多样化的趋势。在电动汽车开发过程中，台架测试是缩短开发周期，降低开发成本的重要手段。电动汽车结构多样，且开发周期越来越短，为了降低车辆和台架开发成本，本文提出了模块化的、柔性化的和基于配置的台架设计思想，这样就可以根据电动车结构和试验需求快速搭建所需要的试验台架。本文围绕被测系统在台架中实现实车测试的目的进行展开，建立了基于虚拟现实的驾驶模拟仿真系统和台架动态加载控制系统。具体研究内容如下。　　通过分析电动汽车结构和台架结构，利用基于模块化的、柔性化的和可配置的设计思想，搭建了试验台架仿真系统，该仿真系统主要包含整车模型、台架模型、电机控制策略和整车控制策略等，并对该试验台架仿真系统进行了验证，最后利用相关标准证明了该台架仿真系统的有效性。　　研究了基于逆向模型和正向模型的电机动态加载控制策略，通过分析其优缺点，提出了基于转速的正向模型电机控制方法，并利用该方法设计了驱动电机和负载电机动态加载控制策略，并证明了该策略的有效性。　　为了使被测系统在台架中具有实车测试的效果，在建立电机动态加载控制策略的基础上，开发了基于虚拟现实的驾驶模拟仿真系统，并搭建了虚拟现实场景中周围车辆和行人的各种运行状态模型及红绿灯变化状态模型等。最后将已开发的整车模型和该驾驶模拟仿真系统进行集成，通过开发的GUI界面实现驾驶模拟仿真系统的控制和关键数据的显示。　　基于NI PXI实时仿真系统开发了驱动电机和负载电机动态加载控制器，并利用Labview和NI Veristand设计了台架测控系统登陆界面和控制界面，并完成了虚拟驾驶模拟仿真系统和电机动态加载控制器的集成。最后进行了基于驾驶员在环的台架硬件在环测试，并对测试结果进行了分析。为了进一步验证台架测控系统的有效性，对所搭建的测控系统进行了台架测试，测试结果表明所搭建的测控系统基本符合试验要求。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 台架试验平台及研究现状

1.2.1 模块化的和基于配置的台架设计思想

1.2.2 负载模拟算法研究现状

1.2.3国内外试验台架测控系统研究现状

1.3 驾驶模拟器国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

2 台架仿真系统

2.1基于台架的实时仿真平台

2.1.1基于台架的实时仿真平台硬件系统

2.1.2基于台架的实时仿真平台软件系统

2.2 汽车动力学仿真模型的建立

2.2.1 驾驶员模型

2.2.2 永磁同步电机模型

2.2.3 电池模型

2.2.4 传动系统模型

2.2.5 整车模型

2.2.6 驱动电机目标扭矩的计算

2.3 基于虚拟现实的驾驶模拟系统

2.3.1 虚拟交通场景开发工具

2.3.2 虚拟交通场景建模

2.4 台架仿真系统验证

2.5 本章小结

3 电机动态加载方法研究

3.1 汽车惯量的模拟

3.2 测功机动态工况加载原理

3.3 基于逆向模型跟踪方法

3.4 基于转速的前向模型跟踪方法

3.4.1 负载模拟问题

3.4.2 负载电机控制器的设计

3.4.3 驱动电机动态加载方法研究

3.5 电机动态加载方法的验证

3.6 本章小结

4 驾驶员在环的台架测控系统开发

4.1试验台架测控系统开发

4.1.1 试验台架控制界面的开发

4.1.2试验台架测控系统的开发

4.2测控系统的集成及试验数据分析

4.2.1驾驶员在环的台架控制系统的集成

4.2.2驾驶员在环的虚拟台架试验及数据分析

4.3本章小结

5 测控系统的台架试验验证

5.1 台架试验系统的搭建

5.2 试验前的准备

5.3 试验与结果分析

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 全文展望

致谢

参考文献

附录