模拟赛车运动控制平台及控制策略研究

论文摘要

随着我国国民经济的稳步增长,城乡居民消费结构的升级,这将进一步带动产业结构调整和加快第三产业发展。国家提出构建和谐社会战略对游乐业快速发展提供了有利条件,面对巨大的市场需求,游乐业将拥有广阔的发展空间。鉴于国内外赛车游戏模拟平台的发展现状,开发出一款既经济又能逼真模拟赛车游戏的模拟赛车游戏平台具有很好的市场前景。本文主要从硬件平台搭建和控制系统设计两方面对系统进行深入研究,设计出一款国内技术领先的模拟赛车游戏平台。系统根据赛车游戏动画信息和玩家操作信息实现真实赛车赛况模拟,玩家可以逼真地感觉到因赛况不同以及操作的区别造成的赛车的振动反馈。系统利用液压驱动平台的实时运动来模拟实时赛车状况,给予玩家动感刺激的赛车体验。本文的主要内容包括以下几个方面：1)完成系统的整体硬件设计工作。主要是系统硬件平台的搭建,包括赛车驾驶平台机械结构的设计以及液压驱动系统的设计。2)完成控制系统硬件和软件设计。设计了由基于STM32核心芯片的主控制器和MD2控制器构成的控制系统；开发了系统接口的驱动软件。3)通过对汽车振动系统分析,结合本模拟赛车运动平台,研究开发出一套模拟赛车控制策略。4)利用虚拟样机技术实现对系统的运动仿真分析,实现对系统硬件设计以及控制策略的检验。最后,论文在总结全文工作的基础上,指出了系统的不足之处和进一步研究的工作方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外技术发展现状与趋势
• 1.3 模拟赛车系统发展现状
• 1.4 研究内容与论文组织结构
• 1.4.1 课题主要研究内容
• 1.4.2 论文组织结构
• 第2章 模拟赛车运动控制平台概述
• 2.1 模拟赛车简介
• 2.2 模拟赛车运动控制平台方案提出
• 2.3 平台设计要求
• 2.4 系统整体设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 硬件结构平台构架
• 3.1 赛车驾驶平台整体设计
• 3.2 车身设计
• 3.3 车体与液压系统连接设计
• 3.3.1 车顶架设计
• 3.3.2 摆杆设计
• 3.4 液压系统设计
• 3.4.1 液压系统整体设计
• 3.4.2 液压缸选型
• 3.4.3 电磁阀选型
• 3.4.4 其它元件选型
• 3.5 本章小结
• 第4章 控制系统构建
• 4.1 控制系统整体架构
• 4.2 主控制器模块
• 4.2.1 Cortex-M3处理芯片选型
• 4.2.2 主控制器电路设计
• 4.3 信息采集模块
• 4.4 控制实施模块
• 4.4.1 MD2控制器
• 4.4.2 PASO软件
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统驱动软件设计
• 5.1 USB固件驱动
• 5.1.1 USB HID简介
• 5.1.2 系统USB通讯协议
• 5.1.3 USB固件驱动程序编写
• 5.2 CANopen驱动
• 5.2.1 CANopen协议简介
• 5.2.2 CANopen简易主站方案
• 5.2.3 程序具体实现
• 5.3 交互软件设计
• 5.3.1 交互软件设计目的
• 5.3.2 软件设计规划
• 5.3.3 具体实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 控制策略研究
• 6.1 控制对象分析
• 6.2 控制模型建立
• 6.2.1 汽车振动模型
• 6.2.2 赛车平台控制模型
• 6.3 控制方案实现
• 6.4 本章小结
• 第7章 仿真及实验
• 7.1 虚拟样机技术及ADAMS简介
• 7.1.1 虚拟样机技术
• 7.1.2 ADAMS简介及ADAMS仿真分析步骤
• 7.2 建模仿真
• 7.2.1 局部对象建模仿真
• 7.2.2 整个赛车平台建模仿真
• 7.3 实验
• 7.4 本章小结
• 第8章 总结与展望
• 8.1 工作总结
• 8.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文与参加的科研项目
• 附录一 系统实验环境
• 附录二 电路PCB图