基于VR的车辆振动虚拟测试系统研究

论文摘要

论文对基于VR的车辆振动虚拟测试系统进行了研究,提出了基于VR的虚拟测试系统的理论框架,建立了基于VR的车辆振动虚拟测试系统体系框架,研究了模型子系统、路面不平度模型、虚拟仪器子系统、虚拟现实子系统和基于VR的车辆振动虚拟测试系统的实现。主要内容如下:第一章绪论。介绍了与本研究有关的虚拟现实技术、虚拟仪器技术和虚拟测试技术的概念、特点和研究现状以及路面不平度的研究现状。然后阐述了基于VR的车辆振动虚拟测试系统研究的意义与研究内容,并列出了论文的创新之处。最后给出了论文的主要工作以及论文的组织结构。第二章主要研究了基于VR的车辆振动虚拟测试系统体系框架。首先给出了基于VR的虚拟测试技术的概念、建立了其理论模型和理论框架。然后建立了基于VR的车辆振动虚拟测试系统体系框架,研究了车辆振动测试系统,最后给出了基于VR的车辆振动虚拟测试系统的实现方法。第三章主要研究基于VR的车辆振动虚拟测试系统的模型子系统的建立,包括车辆几何模型的建立、车辆运动模型的建立以及车辆振动模型的建立。第四章研究路面不平度模型的建立,包括:路面不平度、路面不平度模型、离散小波变换、最大重叠离散小波变换、基于DWT的FD过程路面不平度模型的建立、路面不平度FD过程模型的识别以及路面不平度突变的定位、提取和带突变路面不平度的模拟。第五章研究基于VR的车辆振动虚拟测试系统的虚拟仪器子系统和虚拟现实子系统的建立。首先研究了车辆振动的评价、数据处理以及车辆振动数学模型的求解。讨论了虚拟仪器面板的设计,采用了桌面虚拟现实系统,选择了WTK软件。最后利用WTK、程序内部的协调技术和MATLAB调用方法实现了虚拟现实子系统与虚拟仪器子系统,进而实现了基于VR的车辆振动虚拟测试系统。结果表明:通过该系统,可以观察在不同路面不平度激励下车辆的振动,可以同时观察车辆振动的时域信号、小波域信号、傅里叶频域信号、车辆振动的加权振级以及振动评价,结果与预期结果相符合,并且用户可以分别在三种不同的观察模式下观察车辆的振动。第六章总结与展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 虚拟现实技术及其研究现状
• 1.2.1 虚拟现实
• 1.2.2 虚拟现实的基本特性
• 1.2.3 虚拟现实开发软件
• 1.2.4 虚拟现实技术的研究现状
• 1.3 虚拟仪器及其研究现状
• 1.3.1 虚拟仪器的概念
• 1.3.2 虚拟仪器构成
• 1.3.3 虚拟仪器的基本特征
• 1.3.4 虚拟仪器的研究现状
• 1.4 基于VR的虚拟测试技术的研究现状
• 1.4.1 测试技术的含义
• 1.4.2 基于VR的虚拟测试技术的研究现状
• 1.5 路面不平度的研究现状
• 1.5.1 研究现状
• 1.5.2 研究方法总结
• 1.6 论文研究内容及研究意义
• 1.6.1 研究意义
• 1.6.2 研究内容
• 1.7 本论文的创新之处
• 1.8 本论文的主要工作和章节安排
• 1.9 本章小结
• 第2章 基于VR的车辆振动虚拟测试系统体系框架
• 2.1 引言
• 2.2 基于VR的虚拟测试技术的概念及理论模型
• 2.2.1 基于VR的虚拟测试技术的概念
• 2.2.2 基于VR的虚拟测试技术的理论模型
• 2.2.3 基于VR的虚拟测试技术的基本思想
• 2.3 基于VR的虚拟测试技术的理论框架
• 2.4 基于VR车辆振动虚拟测试系统体系框架
• 2.5 车辆振动测试系统与基于VR的车辆振动虚拟测试系统
• 2.5.1 车辆振动测试系统
• 2.5.2 基于VR的车辆振动虚拟测试系统的实现方法
• 2.6 本章小结
• 第3章 模型子系统的建立
• 3.1 引言
• 3.2 车辆几何模型的建立
• 3.2.1 几何模型的构成
• 3.2.2 几何模型的制作
• 3.3 车辆运动模型的建立
• 3.3.1 运动模型的机理
• 3.3.2 运动模型的建立
• 3.3.3 利用采样周期进行运动控制的误差分析
• 3.4 车辆振动模型
• 3.4.1 车辆振动模型的建立
• 3.4.2 二自由度车辆振动数学模型的求解
• 3.4.3 车辆振动数学模型的参数
• 3.5 本章小结
• 第4章 路面不平度模型的建立
• 4.1 引言
• 4.2 路面不平度及其模型
• 4.2.1 路面不平度
• 4.2.2 路面不平度模型
• 4.2.3 AR模型与FD过程模型的比较
• 4.2.4 带突变路面不平度模拟的必要性
• 4.2.5 带突变路面不平度模拟的可能性
• 4.2.6 带突变路面不平度的数学模型
• 4.3 离散小波变换
• 4.3.1 离散小波变换
• 4.3.2 小波滤波器
• 4.3.3 离散小波变换的算法
• 4.4 最大重叠离散小波变换
• 4.4.1 MODWT小波和尺度滤波器
• 4.4.2 第j阶MODWT系数的定义
• 4.5 基于DWT的FD过程路面不平度模型的建立
• 4.5.1 长记忆过程的定义
• 4.5.2 FD过程模型
• 4.5.3 非平稳FD过程
• 4.5.4 长记忆FD过程的离散小波变换
• 4.5.5 基于DWT的FD过程的路面不平度模型
• 4.6 FD过程模型的路面不平度识别
• 4.6.1 平稳路面不平度FD过程的极大似然估计
• 4.6.2 平稳或非平稳FD过程的极大似然估计
• 4.7 带突变路面不平度的模拟
• 4.7.1 路面不平度中的奇异性
• 4.7.2 奇异性的定义
• 4.7.3 小波变换检测路面不平度奇异性的原理
• 4.7.4 路面不平度突变的定位与提取
• 4.7.5 带突变路面不平度模拟
• 4.8 本章小结
• 第5章 虚拟仪器子系统与虚拟现实子系统的建立
• 5.1 引言
• 5.2 虚拟仪器子系统中车辆振动的评价
• 5.2.1 评价标准
• 5.2.2 评价方法
• 5.2.3 评价方法比较
• 5.2.4 综合的评价方法
• 5.3 虚拟仪器子系统的建立
• 5.3.1 数据处理
• 5.3.2 车辆振动数学模型求解
• 5.3.3 虚拟仪器面板的设计
• 5.4 桌面虚拟现实系统的确定
• 5.5 虚拟现实子系统的建立
• 5.5.1 虚拟现实子系统的软件选择
• 5.5.2 虚拟现实子系统中车辆运动和振动的实现
• 5.5.3 几何模型和场景的显示
• 5.6 程序中的各部分在运行时的协调技术的实现
• 5.6.1 多线程技术
• 5.6.2 采用多线程技术实现程序内的协调
• 5.7 调用MATLAB计算函数的方法及初始化问题
• 5.7.1 调用MATLAB函数方法
• 5.7.2 调用MATLAB计算函数的初始化问题
• 5.8 基于VR的车辆振动虚拟测试系统的实现
• 5.9 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 对全文研究内容的总结
• 6.2 对今后工作的展望
• 参考文献
• 名词术语英汉对照表
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 攻读博士学位期间主要参加的科研项目
• 致谢