论文题目: 汽车操纵稳定性视景仿真建模及驱动技术研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 车辆工程
作者: 赵斌
导师: 魏朗
关键词: 虚拟现实,视景仿真,操纵稳定性
文献来源: 长安大学
发表年度: 2005
论文摘要: 传统的汽车的操纵稳定性仿真一般是数值仿真,仿真结果以数据、曲线的形式表示,对于汽车这样的复杂非线性闭环系统,难以用数值仿真的结果完整表示其信息。因此,本文研究了基于视景仿真的汽车操纵稳定性仿真技术,它以虚拟现实技术为基础,以计算机技术为核心生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境,用户以自然的方式与虚拟环境中的汽车进行交互作用、相互影响,从而获得对汽车性能的近似真实的感受和体验。 本论文围绕虚拟现实技术和汽车运动力学,在汽车操纵稳定性视景仿真系统总体设计、仿真虚拟环境和汽车三维仿真模型的建立、视景的渲染驱动实现、用户与虚拟场景的交互控制、仿真结果的输入输出以及汽车运动力学模型实时数值求解等方面进行了探索性的研究工作,主要研究内容如下: 1.分析了当前操纵稳定性仿真研究的现状、方法,并在此基础上,结合视景仿真的实际需求,探讨了基于虚拟现实的操纵稳定性视景仿真的目的、意义和研究方法。 2.结合实时三维建模工具MultiGen Creator,研究利用其建立车辆三维模型和试验场景的过程和关键点,并据此建立了试验场模型和三个典型车型的车辆三维模型。并探讨了细节层次、纹理映射、自由度、实例、外部引用、公告板等建模关键技术实现。根据车辆三维模型建模的需要,建立了包含纵向、横向、侧倾和横摆四个自由度的整车数学动力学模型,给出了其实时数值解的解法。 3.研究了虚拟现实视景驱动平台Vega的体系结构;探讨了基本的MFC Vega应用的类层次构成、基于MFC的Vega线程的管理、Vega回调机制以及消息传递机制等相关细节问题;对视景仿真中的运动模型控制、自由度驱动和碰撞检测等关键技术提出了解决方案,并建立了Vega应用程序的基本框架。 4.基于Vega视景驱动平台,建立用于汽车操纵稳定性分析的桌面视景仿真系统。系统根据汽车的动力学参数和模型,以及用户的控制输入,实时计算汽车的运行状态参数,并且把状态变化反映在视景中,使用户不仅可以看到传统数值仿真的参数输出,也可以获取比较直观形象的车辆性能描述,从而弥补当前仿真研究中的不足。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 相关技术及研究现状
1.2.1 计算可视化技术
1.2.2 虚拟现实技术在汽车领域的发展状况
1.2.3 汽车操纵稳定性虚拟视景仿真的研究现状
1.3 课题的提出
1.4 课题研究的主要内容和方法
第2章 汽车动力学模型分析
2.1 操纵稳定性模型概述
2.2 整车动力学模型的建立
2.2.1 简化原则
2.2.2 整车动力学模型的建立
2.3 微分方程的求解
2.3.1 方程组的处理
2.3.2 整车模型的数值解法
2.4 小结
第3章 三维虚拟场景构建技术研究
3.1 虚拟环境建模技术
3.2 虚拟环境建模平台 MultiGen Creator建模技术研究
3.2.1 三维建模工具 MultiGen Creator
3.2.2 OpenFllght数据格式
3.3 虚拟汽车实验场场景建模
3.4 车辆三维模型建模
3.4.1 几何尺寸建模
3.4.2 运动特性建模
3.5 建模关键技术
3.5.1 细节层次 LOD
3.5.2 实例技术
3.5.3 外部引用
3.5.4 自由度 DOF
3.5.5 公告板技术
3.5.6 纹理映射
3.6 小结
第4章 三维模型和场景的实时驱动
4.1 视景仿真场景驱动软件 Vega
4.1.1 Vega概述
4.1.2 Vega基本类库及其层次结构
4.1.3 建立操纵稳定性视景仿真中所需Vega类及其依存关系
4.2 基于Vega的仿真驱动的实现
4.2.1 Vega应用程序的主框架
4.2.2 视景仿真应用定义文件
4.3 关键问题的解决方法
4.3.1 基于 MFC的Vega应用
4.3.2 自定义运动模型
4.3.3 车身自由度的驱动
4.4 小结
第5章 操纵稳定性虚拟视景仿真的实现
5.1 系统实现功能介绍
5.2 系统功能模块设计
5.2.1 系统仿真数据流程
5.2.2 系统应用框架及模块划分
5.3 操纵稳定性虚拟视景仿真场景驱动的实现
5.3.1 动力学计算模块的实现
5.3.2 Vega应用模块的实现
5.3.3 数据分析模块
5.4 系统软件实现
5.4.1 开发环境
5.4.2 程序的运行界面
5.5 小结
第6章 结论
参考文献
在读期间发表论文
致谢
附录1 微分方程数值解部分程序
附录2 自定义运动模型及碰撞检测部分程序
发布时间: 2006-03-13
参考文献
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