动感赛车模拟器智能控制算法

论文摘要

本文从游戏者的直观感受出发,来研究系统的真实性,让游戏者有一个身临其境的感觉,对液压缸吊篮模型对游戏者产生的加速度来与赛车中应该的预计值进行对比,来确定加速度不够和加速度过多的问题。结合模糊控制和Fuzzy——PID控制理论,确定了相关的控制策略和控制算法,并利用虚拟现实技术来为模糊控制系统寻找到了控制的策略。研究的内容如下：(1)系统控制平台的构架。研究各控制器、传感器的分工协作关系,保证系统信息的快速,连续、可靠的采集、反馈及控制。(2)动感赛车动力学模型的研究与完善。(3)实时、平稳、准确的液压缸运动控制算法。(4)针对目前赛车游戏中真实物理反馈的欠缺,本课题将重点研究实现赛车和液压缸实时运动和真实反馈的智能控制系统。首先是描述了液压缸吊篮模型,确立了用加速度来表征游戏者感觉的研究路线。然后在各种赛车模型中,包括直线运动,转弯,上下坡,加减速,以及碰撞多个方面,找到了计算加速度的办法,最后进行了各种模型的整合。模型中所需的数据进行采集的过程,以保证在各种运行模型中都可以求解出最后的结果。分别从上位机和游戏者操作信号两个方面进行了数据的采集过程,介绍了各种传感器的应用。对液压缸吊篮模型进行了仿真实验,找到液压缸驱动力和游戏者的感受之间的关系,为后面的控制算法做准备。当游戏者的感受出现失真状况时,需对液压缸驱动力进行控制,即用Fuzzy—PID控制的输出量“4个液压缸的驱动力”,求出相应的离散数字PID控制算式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外的研究现状
• 1.1.1 国外动感赛车的研究成果
• 1.1.2 国内动感赛车的研究现状
• 1.2 论文的研究背景
• 1.3 对文献的学习
• 1.3.1 控制平台构架
• 1.3.2 模拟器的智能控制算法
• 1.4 论文的主要工作
• 1.5 论文的结构安排
• 1.6 本章小结
• 第2章 建立动感赛车动力学模型
• 2.1 液压缸吊篮模型的描述
• 2.2 汽车动力学模型的建立
• 2.2.1 汽车直线运动的动力学模型
• 2.2.2 汽车转弯过程的动力学模型
• 2.2.3 汽车碰撞过程中的动力学模型
• 2.2.4 各种模型的整合
• 2.3 本章小结
• 第3章 信息的采集
• 3.1 信息的分类
• 3.2 赛车场景信息的采集
• 3.3 游戏者的操作信息的采集
• 3.3.1 方向盘操作信号的采集
• 3.3.2 油门刹车的操作信息的采集
• 3.3.3 档位操作的信息的采集
• 3.4 多传感器融合技术
• 3.5 本章小结
• 第4章 实验仿真
• 4.1 虚拟样机技术
• 4.2 虚拟样机仿真的基本步骤
• 4.3 液压缸吊篮模型仿真
• 4.3.1 将结果模型转化成仿真模型
• 4.3.2 四个液压缸驱动的定义
• 4.3.3 仿真过程及结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 运动控制算法
• 5.1 模糊控制的基本理论
• 5.1.1 模糊规则库
• 5.1.2 模糊推理机
• 5.1.3 模糊器
• 5.1.4 解模糊器
• 5.1.5 模糊控制
• 5.2 模糊控制策略和算法
• 5.3 PID控制器结构
• 5.3.1 PID控制的原理和特点
• 5.3.2 PID参数的优化
• 5.4 Fuzzy—PID控制策略和控制算法
• 5.4.1 控制策略
• 5.4.2 Fuzzy—PID控制器的设计
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 进一步的展望
• 致谢
• 参考文献