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六自由度平臺(tái)具有剛度好、定位精度高、承載能力大的特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于車輛運(yùn)動(dòng)模擬中。高頻振動(dòng)由抖振座椅實(shí)現(xiàn)，座椅激振器采用液壓例服激振器，車輛模擬器運(yùn)動(dòng)模擬原理如圖所示，共分為個(gè)環(huán)節(jié)：路面和地形建模;車輛實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)模型;參數(shù)濾波分解;動(dòng)感模擬算法;六自由度平臺(tái)運(yùn)動(dòng)變換及運(yùn)動(dòng)學(xué)反解;六自由度平臺(tái)和抖振座椅運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
1、路面和地形建模，車輛是在路面(地面)上運(yùn)動(dòng)的，路面不但是乘員視覺觀察的主要對(duì)象，同時(shí)也是車輛運(yùn)動(dòng)最主要的外界激勵(lì)，車輛實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)模塊釆用三維虛擬路面和地形模型，因此路面和地面模型能否真實(shí)反映出路面的特性是車輛模擬器視景模擬、動(dòng)力學(xué)模型研究、運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)模擬、方向盤路感反饋模擬、噪聲模擬準(zhǔn)確性的前提。
2、車輛實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)模型，車輛實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)模型根據(jù)路面模型、駕駛員操縱輸入信號(hào)(如轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、油門踏板轉(zhuǎn)角、制動(dòng)踏板轉(zhuǎn)角等)進(jìn)行車輛狀態(tài)的實(shí)時(shí)解算，得到車輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如速度、加速度、角速度、角加速度、車輛懸架狀態(tài)、轉(zhuǎn)向盤反饋力等。車輛實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)模型在滿足實(shí)時(shí)性的同時(shí)應(yīng)盡可能的提高解算的精確性，視景系統(tǒng)、聲效模擬系統(tǒng)、操縱模擬系統(tǒng)、觸感反饋系統(tǒng)、儀器儀表模擬系統(tǒng)都要從車輛動(dòng)力學(xué)模型中獲取數(shù)據(jù)，車輛實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)模型是車輛模擬器的核心。
3、參數(shù)濾波分解，由于車輛高、低頻運(yùn)動(dòng)分別由六自由度平臺(tái)和抖振座椅模擬，因此必須將車輛實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)解算出來的參數(shù)在車輛坐標(biāo)系的垂向進(jìn)行高低頻分解。
4、動(dòng)感模擬算法，由于六自由度平臺(tái)運(yùn)動(dòng)空間的限制，使其不能完全模擬車輛的運(yùn)動(dòng)，必須使用動(dòng)感模擬算法，又稱動(dòng)感模擬算法(，將車輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)(加速度、角速度)進(jìn)行濾波、限幅等一系列處理。即使車輛動(dòng)力學(xué)模型解算出的數(shù)據(jù)再準(zhǔn)確，如果動(dòng)感模擬算法處理不當(dāng)，會(huì)使得六自由度平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和期望的的運(yùn)動(dòng)相差很大，甚至形成的錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)暗示，造成模擬器疾病和不適，達(dá)不到模擬的效果，因此，動(dòng)感模擬算法是運(yùn)動(dòng)模擬的關(guān)鍵。
5、平臺(tái)運(yùn)動(dòng)變換及運(yùn)動(dòng)學(xué)反解，由于動(dòng)感模擬算法的輸入可以是車輛質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，也可以是車輛上其它點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，因此必須依據(jù)車輛、模擬器座艙、平臺(tái)三者之間的關(guān)系進(jìn)行運(yùn)動(dòng)變換，然后求取平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解，得到六個(gè)液壓分支的伸長(zhǎng)量，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)變換及運(yùn)動(dòng)學(xué)反解是平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制的輸入?yún)⒄諚l件。
6、六自由度平臺(tái)和抖振座椅運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，平臺(tái)的軟件硬件系統(tǒng)根據(jù)六個(gè)液壓缸的伸長(zhǎng)量，控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而得到上平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，抖振座椅實(shí)現(xiàn)車輛垂向高頻運(yùn)動(dòng)，車輛乘員感受模擬座槍及座椅的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)動(dòng)的模擬，六自由度平臺(tái)和抖振座椅運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)是車輛模擬器運(yùn)動(dòng)模擬的保障。
上述六個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣、缺一不可，各環(huán)節(jié)相互協(xié)同完成車輛運(yùn)動(dòng)的模擬。才能模擬車輛真實(shí)運(yùn)行工況下車輛乘員體驗(yàn)到的運(yùn)動(dòng)振動(dòng)感覺、視覺、聽覺、觸覺等外部刺激，營(yíng)造一個(gè)逼真的、沉浸感強(qiáng)的模擬環(huán)境。
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