虚拟现实技术在车辆操纵稳定性试验中的应用研究

论文摘要

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Lab View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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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