硕士论文-基于hla的汽车操纵稳定性虚拟试验技术的研究

北京机械工业学院硕士学位论文基于HLA的汽车操纵稳定性虚拟试验技术的研究姓名：张曦申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：王国权;龚国庆20070101基于HLA的汽车操纵稳定性虚拟试验技术的研究作者：张曦学位授予单位：北京机械工业学院相似文献(10条)1.期刊论文王国权.王树凤.李世雄.余群.WANGGuo-quan.WANGShu-feng.LIShi-xiong.YUQun汽车操纵稳定性的虚拟试验技术-上海交通大学学报2006,40(1)设计了汽车操纵稳定性虚拟试验系统,建立操纵稳定性动力学仿真分析模型,并进行车辆实体建模和行为建模.虚拟试验场景采用分层模块化的树形结构,用不同的类和节点并组织虚拟试验场的各种对象,并设置了光照、雾化和声音信息.虚拟试验过程是数据空间到图形图像空间的映射,使用WTK编程,通过仿真分析数据驱动汽车在虚拟的试验场中行驶,并用分割视屏窗口的方法实现了试验过程的立体视觉显示,从而实现了操纵稳定性的虚拟试验.实际车辆试验表明,虚拟试验分析数据与实车试验比较接近,驾驶员感受的场景与实车试验有较好的一致性.2.学位论文尹念东汽车--驾驶员--环境闭环系统操纵稳定性虚拟试验技术的研究2001该文提出了汽车操纵稳定性虚拟试验的概念,设计并建立了一套桌面虚拟现实系统用于开发汽车操纵稳定性虚拟试验平台.文章首次建立了通用的六因子调整(自适应)模糊汽车模型,提出了在自然坐标下的驾驶员前视预瞄轨线的预瞄策略,给出了横向预瞄偏差的概念,建立了模糊神经驾驶员控制模型.对由模糊汽车模型、模糊神经驾驶员控制模型组成的汽车——驾驶员——环境闭环系统综合模型的虚拟试验(仿真)结果表明:虚拟试验与实际试验有较姨的一致性.3.期刊论文陈克.王工.李飞.CHENKe.WANGGong.LIFei基于ADAMS的汽车操纵稳定性虚拟试验演示系统开发-沈阳理工大学学报2005,24(1)利用ADAMS动力学软件建立了整车多刚体系统模型.分别考虑车型、悬架、轮胎、车速等不同因素对整车操纵稳定性的影响,进行整车操纵稳定性6个性能试验的仿真分析.利用获取的动力学分析数据、仿真动画,实现汽车操纵稳定性虚拟试验演示系统.4.学位论文王树凤汽车操纵稳定性虚拟试验系统的研究2002由于目前车辆性能仿真存在驾驶员模型难以建立,数据处理抽象,样机研制耗资大等不足,随着虚拟现实技术、虚拟样机等技术的发展,提出了车辆虚拟试验系统的解决方案.用虚拟环境来模拟复杂多变的环境,通过视觉、触觉、听觉等各种传感设备,用户既可以控制车辆模型,也可以体验车辆在各种工况下的性能,根据用户体验调节车辆的参数化模型,对其进行优化.该论文围绕虚拟现实技术,在车辆虚拟试验系统总体设计、操纵稳定性虚拟环境的建立以及虚拟试验的实现、用户与虚拟场景之间的交互、实车试验与仿真结果的对比等方面进行了探索性的研究工作.5.期刊论文郭荣.吴宪.万钢.GUORong.WUXian.WANGang某型燃料电池轿车操纵稳定性虚拟试验-机械设计2006,23(3)燃料电池轿车采用新的总布置,引起了整车参数改变,对操纵稳定性产生了影响,因此需要进行分析评价.介绍整车建模和虚拟试验方法,并基于ADAMS建立某型燃料电池轿车的虚拟样车模型,按照国家标准设计了驾驶员控制文件并进行虚拟试验,对稳态回转试验、转向盘角阶跃输入试验、蛇行等试验进行仿真和数据处理,并根据标准进行评价.虚拟试验结果可为整车性能预测提供参考,该方法能有效地缩短产品设计周期,提高设计的准确性,该方法同样适用于传统汽车的开发.6.学位论文刘美燕FSAE赛车悬架仿真分析及操纵稳定性虚拟试验2008本文以多体系统动力学的理论方法为基础，以湖南大学2007年FSAE赛车为实际研究对象，在机械系统仿真软件ADAMS/CAR中，对建立的悬架模型及整车的操纵稳定性进行了分析，并比较详细的介绍了操纵稳定性的概念、评价指标和评价方法以及目前该领域的研究现状。本文首先利用软件专业模块ADAMS/Car分别建立了FSAE赛车前悬架和后悬架虚拟模型。然后调用其他系统建立了整车模型，其中包括前悬架系统、后悬架系统、转向系、发动机、前轮胎系统、后轮胎系统和车身系统，并验证了模型的正确性。对建立的前悬架进行了双轮平行跳动仿真试验，匹配了前悬架弹簧刚度，然后利用ADAMS/Insight模块进行了前轮定位参数的优化。通过ADAMS/Insight输出的互动网页的形式，对前悬架的主销内倾角、主销后倾角、车轮外倾角和车轮前束角变化进行了优化分析。以稳态回转试验为例，探讨了后悬架轮胎倾角与轮胎束角对FSAE赛车整车操纵稳定性的影响，并对其进行了改进。对所建立的整车模型进行了6项典型的操纵稳定性仿真试验，对比了改进前后赛车的操纵稳定性能。另外本文采用不同的控制方法，定义了操纵稳定性仿真试验的相应控制参数，编制控制文件，模拟试验状态，使虚拟样车按照实际试验国家标准运行。对于驾驶员．车．道路系统的闭环试验，采用ADAMS提供的闭环控制方法办法，模仿了驾驶员根据车辆情况反馈而采取的操作。7.学位论文彭鹏峰汽车操纵稳定性虚拟仿真研究2008随着汽车技术的飞速发展和道路条件的不断改善，车辆行驶车速大幅度提高，汽车的安全性能倍受重视，与汽车主动安全性能密切相关的操纵稳定性的研究日渐重要。传统的研究方法主要采用实车试验法，不仅需要耗费巨大成本，而且有些试验因其危险性而难以进行。近十多年来，由于计算机技术的飞速发展及对汽车动力学模型和轮胎模型的精确构建，以计算机仿真技术为手段来研究汽车的操纵稳定性成为必要和可能。本文基于汽车操纵动力学理论和虚拟现实技术，以VisualC++为平台开发了汽车操纵稳定性虚拟仿真系统。其主要内容如下：1.探讨当前汽车操纵稳定性研究的现状、方法和适用于操纵稳定性分析的九自由度整车动力学模型及轮胎理论力学模型，给出了动力学微分方程的求解方法及编程实现技术。2.总结出基于MultiGenCreator软件建模的关键技术，探讨车辆模型的创建方法与技巧，建立小轿车、货车和客车的三维实体虚拟模型。3.介绍MultiGenVega应用程序的基本框架，研究基于Vega的视景仿真中车辆运动控制、碰撞检测技术、自定义运动模型、运动状态信息实时显示等关键技术。4.完成了汽车操纵稳定性虚拟仿真系统的开发。并应用该系统对ZK6100H客车进行了转向盘角阶跃输入试验、转向盘角脉冲试验、稳态转向特性试验和单移线试验等试验的虚拟仿真分析，获得各试验特性曲线和评价指标。8.期刊论文尹念东.余群利用OpenGL开发汽车操纵稳定性虚拟试验软件平台-农业工程学报2003,19(2)在桌面虚拟现实系统(Desk-topVirtualReality)下,利用OpenGL(OpenGraphicsLibrary)开发了汽车操纵稳定性虚拟试验软件平台.介绍了虚拟试验的意义、采用OpenGL作为开发虚拟试验软件平台的原因,提出了虚拟试验平台的功能要求,给出了完成其功能的若干关键技术的实现方法.虚拟试验为车辆运动仿真提供了一种新的研究手段.9.学位论文宋晓琳基于免疫算法的汽车主动悬架控制技术研究2007悬架是汽车的重要总成之一，其功能是缓和路面不平引起的冲击和振动、保持轮胎与路面的附着力，从而改善平顺性和操纵稳定性。被动悬架振动系统的主要参数是弹簧刚度和减振器阻尼系数，它们在设计时是按某种特定工况下其平顺性和操纵稳定性综合性能最优来选取的，一旦选定后通常不能改变。由于其特性参数不能根据使用工况和路面输入的变化来进行控制调整，因而难以满足汽车平顺性和操纵稳定性的更高要求，其性能的进一步提高受到限制。随着电子控制技术的发展，为了克服被动悬架的缺陷，改善汽车悬架的性能，近年来国内外学者深入开展了汽车主动悬架系统及其控制技术的研究。目前，汽车主动悬架的研究大多基于悬架系统的简化模型，此简化模型虽然能够表达真实悬架的一些基本特性，但未考虑悬架结构的非线性因素的影响，使得用名义参数(即真实系统各零部件的特性参数)表征的简化模型不能很好地等效于真实的悬架系统。同时，由于汽车悬架系统是一个复杂、时变、不确定的非线性系统，很难获得其精确的数学模型，且汽车受到的路面激励也具有随机性。采用基于模型的传统控制(包括经典控制理论和现代控制理论)，无论是线性控制还是非线性控制均难以很好地控制汽车主动悬架系统。因此，不需要精确数学模型，决策方式灵活机动，具有较强鲁棒性的智能控制显示出明显的优势，它能实现对复杂不确定系统的控制，非常适用于具有随机扰动和复杂数学模型韵汽车悬架系统。目前实现智能控制常用的技术有：模糊逻辑、专家系统、神经网络、遗传算法以及它们的混合技术等，其中神经网络和遗传算法是从人体信息处理系统的脑神经系统和遗传系统发展起来的，其研究及其应用已取得了一定的成效。但其仍有许多不足，如神经网络的连接权值难以确定且易陷入局部最优；遗传算法虽然具有全局搜索能力，但局部搜索能力不是很有效，且在处理复杂、混淆和多任务问题时不够灵活，进化后期收敛速度缓慢，从而影响到控制效果。免疫系统作为人体信息处理系统的四个子系统之一，具有对抗原的多样性识别能力；具有自我调节功能，能根据抗体间的亲和度调节抗体浓度，避免陷入局部最优解；具有记忆功能，能够在动态环境中维持自身的稳定，是一个非常鲁棒的自适应系统，可以处理各种扰动和不确定性。免疫系统的这些性质为其在汽车主动悬架控制系统中的应用提供了基础。为了进一步提高汽车主动悬架系统的性能，本文基于生物免疫系统的基本特性，将免疫系统与控制系统相结合用于汽车主动悬架控制系统。首先，将免疫算法用做辅助用途，用于汽车悬架系统辅助建模与辅助学习模糊控制器，以获得能较真实反映实际系统的汽车悬架简化模型，解决模糊控制器设计过分依赖专家经验知识，导致设计困难的问题：其次，基于控制的训练和学习，模仿控制器，提出了汽车主动悬架的免疫控制策略；最后，基于ADAMS/View和Hydraulic，建立了汽车主动悬架的液压伺服系统的虚拟实验仿真平台，并利用ADAMS/Control模块的接口实现与Matlab/Simulink的联合仿真，实现了免疫控制策略的虚拟实验验证。论文主要研究工作和创新点如下：1．根据汽车主动悬架的研究模型大多基于简化模型，且简化模型的参数是名义参数，未考虑悬架结构型式的非线性特性的情形，提出了汽车悬架系统参数的免疫辨识方法。研究结果表明，免疫辨识方法的辨识精度好于递推最小二乘法，当输入输出信号存在一定能量的干扰时，递推最小二乘法失去了辨识能力，而免疫辨识仍然能得到较好的结果，说明其具有较好的抗干扰能力。2．提出了汽车主动悬架的免疫控制策略，并分别就三种不同编码(二进制、十进制和DNA编码)方式的免疫控制策略做了对比研究。仿真研究表明，基于十进制编码的汽车主动悬架的免疫控制策略效果最优，但其速度较慢。基于二进制和DNA编码的免疫控制策略其控制速度相差不大，但后者的控制效果明显好于前者。基于DNA编码的免疫控制策略，其控制效果和速度综合指标优于十进制和二进制两种编码的免疫控制策略，为最佳选择。3．提出了汽车主动悬架的混沌免疫控制策略。结果表明，混沌免疫控制策略的控制平稳性要优于免疫进化控制，即基于十进制的免疫控制策略。4．针对模糊控制器的设计过分依赖专家经验，导致其设计困难的问题，提出了基于免疫算法的汽车主动悬架模糊控制器的设计方法。仿真研究表明，采用免疫算法优化得到的模糊控制器其控制效果与手动调试的效果相当；抽取多余模糊规则后得到的模糊控制器，其控制效果要优于全规则模糊控制器。该设计方法避免了手动试错调试的繁琐，提高了设计效率，特别是对高维模糊控制器的设计具有一定的实用价值。5．考虑到免疫控制的实时性和模糊控制输入的单一性，将两者结合，提出了免疫模糊控制策略。研究发现，该控制方法兼有免疫控制和模糊控制的优点，其控制效果优于两者单独控制作用的效果。6．由于汽车主动悬架的实验研究(无论是简单的模型实验还是复杂的实车试验)都很复杂且需要投入大量资金。同时，在研究过程中，往往需要研究机构、大专院校和一些公